Forschungsbericht zu den Entwicklungsmöglichkeiten von Schneidemaschinen im Bereich neuer Energien und flexibler Displays

Zusammenfassung

Dieser Bericht analysiert eingehend die Schlüsselrolle, Marktchancen und zukünftigen Entwicklungstrends der Präzisions-Schneidemaschinentechnologie in zwei wachstumsstarken, strategischen Zukunftsbranchen – Neue Energien (insbesondere Lithium-Ionen-Batterien) und flexible Displays. Als Schlüsselgerät für die Back-End-Verarbeitung von Kernmaterialien wie Elektroden, Membranen und optischen Folien bestimmen das technische Niveau und die Leistung der Schneidemaschine direkt die Qualität, Sicherheit und Produktionskosten des Endprodukts. Mit dem explosionsartigen Wachstum des Marktes für Neue Energien und der rasanten Verbreitung der flexiblen Displaytechnologie eröffnen High-End-Schneidemaschinen beispiellose Entwicklungsmöglichkeiten, und ihre technologische Entwicklung schreitet rasant in Richtung hoher Präzision, hoher Effizienz, hoher Intelligenz und integrierter Lösungen voran.

1. Einleitung: Einführung und strategische Position von Schneidemaschinen

Eine Schneidemaschine ist ein Präzisionsgerät, das breite Materialrollen je nach Prozessanforderungen mit Klingen in mehrere Rollen schmalen Materials schneidet und aufteilt. Zu den Kernprozessen gehören Abwickeln, Korrigieren, Schneiden, Aufwickeln usw.

Im Bereich neuer Energien und flexibler Displays zeichnen sich die von Schneidemaschinen verarbeiteten Materialien durch hohe Qualität, hohe Präzision und hohe Empfindlichkeit aus (Batteriepole fallen beispielsweise leicht ab, Separatoren werden leicht perforiert und optische Filme zerkratzen leicht). Daher handelt es sich nicht mehr um einfache Schneidwerkzeuge, sondern um intelligente High-End-Fertigungsanlagen, die Maschinenbau, Materialwissenschaften, Sensortechnologie, automatische Steuerung und maschinelles Sehen vereinen. Ihre strategische Position ist entscheidend und sie ist das letzte Glied in der industriellen Kette, das in direktem Zusammenhang mit der Ausbeute und Wettbewerbsfähigkeit der nachgelagerten Produkte steht.

2. Entwicklungsmöglichkeiten im Bereich Neue Energien

Die rasante Entwicklung des neuen Energiebereichs, insbesondere der Lithium-Ionen-Batterieindustrie, hat dem Markt für Schneidemaschinen die stärksten Wachstumsimpulse verliehen.

1. Markttreiber:

• Globale Strategie zur „Kohlenstoffneutralität“: Regierungen fördern die Energiewende und die Märkte für Elektrofahrzeuge (EV) und Energiespeichersysteme (ESS) wachsen exponentiell, was zu einer massiven Ausweitung der Produktionskapazitäten für Lithiumbatterien führt.

• Iteration der Batterietechnologie: Die Entwicklung hin zu höherer Energiedichte und schnellerer Ladegeschwindigkeit (wie etwa 4680 große zylindrische Batterien und Schnellladetechnologie) hat nahezu strenge Anforderungen an die Gleichmäßigkeit der Beschichtung und die Schnittgenauigkeit der Polstücke gestellt.

• Kostendruck: Kostensenkung und Effizienzsteigerung sind ein Dauerthema in der Branche. Daher müssen Schneidemaschinen weiterhin Durchbrüche bei der Verbesserung der Ausbeute, der Reduzierung von Materialverlusten (z. B. bei Polfolien) und der Verbesserung der Produktionseffizienz (Geschwindigkeit, Auftragswechselzeit) erzielen.

2. Spezifische Anwendungen und Möglichkeiten von Schneidemaschinen:

• Elektrodenplattenschneiden (Laschenformung): Dies ist die Hauptanwendung der Schneidemaschine. Die Möglichkeiten liegen in:

◦ Ultrapräzises Schneiden: Die Grate der Polstücke (Anode/Kathode) müssen vom aktuellen μm-Bereich auf einen kleineren μm-Bereich oder sogar auf Null-Grate reduziert werden, um Kurzschlüsse im Inneren der Batterie zu vermeiden. Die Laserschneidetechnologie ersetzt aufgrund ihrer berührungslosen, spannungsfreien und hochpräzisen Eigenschaften zunehmend herkömmliche mechanische Klingen und wird zur Standardkonfiguration in der High-End-Batterieproduktion. Sie birgt ein enormes Marktpotenzial.

◦ Online-Inspektion und intelligente Steuerung: Integriertes KI-Vision-System zur Echtzeiterkennung von Graten, Maßfehlern, freiliegender Folie usw., Realisierung einer geschlossenen Regelkreissteuerung, automatische Anpassung von Werkzeugabstand und -druck und deutliche Verbesserung der Ausbeute.

◦ Effizienz und Stabilität: Die Schneidgeschwindigkeit muss mit der hohen Geschwindigkeit des Drucks der vorderen Beschichtungswalze (lineare Geschwindigkeit ≥ 100 m/min) übereinstimmen und erfordert eine kontinuierliche Produktion rund um die Uhr, was eine extrem hohe Zuverlässigkeit der Ausrüstung erfordert.

• Septumschlitzung:

◦ Zerstörungsfreies Schneiden im Mikrometerbereich: Der Separator ist nur wenige μm dick und sehr zerbrechlich. Der Schneidprozess muss staubfrei, rissfrei und ohne thermische Schäden erfolgen. Ultraschallschneiden und andere Technologien bieten aufgrund ihrer niedrigen Temperaturen und der spanlosen Eigenschaften breite Anwendungsmöglichkeiten in diesem Bereich.

◦ Präzise Spannungsregelung: Die Ausdehnungs- und Kontraktionsverformung des Separators reagiert äußerst empfindlich auf Spannung. Daher muss die Schneidemaschine über ein hochpräzises Spannungskontrollsystem verfügen, um die Breitenkonsistenz und Rollenebenheit des Separators nach dem Schneiden sicherzustellen.

3. Marktausblick:

Der globale Markt für Lithiumbatterieausrüstung ist riesig, und Schneidemaschinen als Schlüsselkomponente werden gleichzeitig von den hohen Wachstumsdividenden der Branche profitieren. Es wird erwartet, dass die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von High-End-Laserschneidemaschinen und Ultraschallschneidemaschinen in den nächsten fünf Jahren deutlich über dem Branchendurchschnitt liegen wird.

3. Entwicklungsmöglichkeiten im Bereich flexibler Displays

Die Reife und Popularität der flexiblen OLED-Displaytechnologie hat einen weiteren wachstumsstarken Markt mit hohem Mehrwert für Schneidemaschinen geschaffen.

1. Markttreiber:

• Upgrades in der Unterhaltungselektronik: Die Verbreitung von Mobiltelefonen mit faltbarem Bildschirm, Fernsehern mit gewelltem Bildschirm, tragbaren Geräten und anderen Produkten beschleunigt sich und die Nachfrage nach flexiblen OLED-Panels steigt weiter.

• Materialinnovation: Die Anwendung neuer flexibler Abdeckmaterialien wie CPI (transparentes Polyimid) und UTG (ultradünnes flexibles Glas) hat den Schneideprozess vor neue Herausforderungen gestellt.

• Trend zu großen Formaten: Die Nachfrage nach großformatigen Panels, beispielsweise für Fernsehgeräte, erfordert breitere Materialien und eine höhere Genauigkeitskonsistenz über die gesamte Schnittbreite.

2. Spezifische Anwendungen und Möglichkeiten von Schneidemaschinen:

• Optische Filmschlitzung: wie Polarisator, Aufhellungsfilm (BEF), Diffusionsfilm, Deckfilm usw. Diese Materialien sind teuer und sehr kratzempfindlich und erzeugen statische Elektrizität.

◦ Staubfreies und sauberes Schneiden: Es muss in einer hochreinen Umgebung durchgeführt werden und die Schneidemaschine selbst muss über ein staubdichtes Design und ein antistatisches Ionenluftsystem verfügen.

◦ Zero-Scratch-Technologie: Berührungslose Technologien wie luftgeführte Führungsrollen und magnetische Schwebespannungskontrolle werden eingesetzt, um sicherzustellen, dass die Oberfläche der Membran während des gesamten Schneidevorgangs frei von jeglichem physischen Kontakt und Beschädigungen ist.

◦ Hochpräzise Korrektur (EPC): Die Gewährleistung der Ausrichtungsgenauigkeit beim Compoundieren mehrschichtiger Filme ist der Schlüssel zur Verbesserung der Ausbeute von Anzeigetafeln.

• Flexibles Substratschneiden (PI usw.):

◦ Heterogenes Präzisionsschneiden: Das Konturschneiden für bestimmte Formen flexibler Leiterplatten (FPCs) oder Anzeigetafeln erfordert ein Bewegungssteuerungssystem mit hoher Dynamik.

◦ Spannungsfreies Schneiden: Vermeiden Sie Verwerfungen oder Verformungen des Substrats aufgrund von inneren Spannungen, die während des Schneidvorgangs entstehen.

3. Marktausblick:

Die Branche der flexiblen Displays befindet sich in einer Phase schnellen Wachstums. Die Produktionskapazität chinesischer Panelhersteller (wie BOE, Huaxing Optoelectronics usw.) wächst weiterhin. Zudem besteht eine starke Nachfrage nach Importersatz für hochwertige Folienschneidegeräte, was einen breiten Marktraum für technisch starke inländische Schneidemaschinenunternehmen bietet.

4. Zukünftige Entwicklungstrends und technische Herausforderungen

1. Technologieintegration: „Lasertechnologie + Schneidemaschine“, „Ultraschalltechnologie + Schneidemaschine“ und „KI-Maschinensicht + Schneidemaschine“ werden zum Standardentwicklungspfad. Intelligenz und Unbemanntheit sind die ultimativen Ziele.

2. Integrierte Lösung: Von einer einzelnen Schneidemaschine bis hin zur Bereitstellung vollautomatischer Produktionslinienlösungen einschließlich Abwickeln, Staubentfernung, Qualitätsprüfung, Schneiden, Aufwickeln und Verpacken, wodurch die Kundenbindung und der Einzelauftragswert verbessert werden.

3. Zentrale technische Herausforderungen:

◦ Ultimative Genauigkeit und Stabilität: So erhalten Sie über lange Zeit eine Schnittgenauigkeit im μm-Bereich und eine Wickelqualität.

◦ Fehlererkennung und Big-Data-Analyse: So nutzen Sie die während des Schneidprozesses generierten großen Datenmengen, um die Werkzeuglebensdauer vorherzusagen, Prozessparameter zu optimieren und mithilfe von KI-Algorithmen eine vorausschauende Wartung zu erreichen.

◦ Anpassungsfähigkeit an neue Materialien: Zum Beispiel, um die Herausforderungen beim Schneiden neuer Materialien wie Festkörperbatterieelektroden und Silizium-Kohlenstoff-Anoden zu meistern.

4. Umweltfreundliche Fertigung: Dem Energieverbrauch und der Geräuschdämmung der Geräte selbst sowie dem Recycling von Schnittabfällen wird mehr Aufmerksamkeit gewidmet.

5. Schlussfolgerungen und Vorschläge

Abschluss:

Schneidemaschinen spielen in den beiden goldenen Bereichen Neue Energie und flexible Displays eine unverzichtbare Schlüsselrolle. Die explosionsartige Nachfrage und die technologische Weiterentwicklung der nachgelagerten Industrien treiben die rasante Entwicklung der High-End-Schneidemaschinentechnologie in Richtung ultrahoher Präzision, zerstörungsfreier Verarbeitung und intelligenter Vernetzung voran. Die Marktchancen sind beispiellos groß.

Anregung:

Für Hersteller von Schneidemaschinen sollte es:

1. Halten Sie an intensiven F&E-Investitionen fest: Konzentrieren Sie sich auf neue Schneidtechnologien wie Laser und Ultraschall und überwinden Sie den Engpass bei der Lokalisierung von Kernkomponenten (wie hochpräzisen Korrektursystemen und Spannungskontrollsystemen).

2. Vertiefung des Branchenverständnisses und der Anpassungsmöglichkeiten: Verstehen Sie die Prozessprobleme von Batterie- und Panelfabriken genau und bieten Sie maßgeschneiderte Lösungen für bestimmte Materialien und Anwendungsszenarien anstelle von Standardprodukten.

3. Software- und Datenfunktionen entwickeln: Die Plattform für das Internet der Dinge (IoT) und die Dockingfunktionen für das Manufacturing Execution System (MES) müssen konsequent weiterentwickelt werden, sodass die Schneidemaschine zum Datenknoten und zur Entscheidungseinheit der intelligenten Fabrik wird.

4. Aufbau eines globalen Marktes und Servicenetzwerks: Begleiten Sie chinesische Unternehmen für neue Energien und Displays bei ihrer Expansion ins Ausland und bieten Sie zeitnahe globale Installations-, Inbetriebnahme- und Wartungsdienste an, um den Ruf der Marke zu etablieren.

Für nachgeschaltete Benutzer (Batteriefabriken, Panelfabriken) gilt:

Der Schneideprozess gilt als Kernstück der Qualitätskontrolle und wir haben uns für den Aufbau strategischer Kooperationsbeziehungen mit führenden Ausrüstungslieferanten entschieden, um gemeinsam unsere Prozessführerschaft zu entwickeln und aufrechtzuerhalten.