激光加工設備行業(yè)現(xiàn)狀

激光加工設備行業(yè)現(xiàn)狀激光設備行業(yè)的特點和發(fā)展趨勢（一）激光加工技術概況激光是指窄幅頻率的光輻射線通過受激反饋共振與輻射放大產(chǎn)生的準直、單色、相干的定向光束。作為一種新光源，激光以其方向性好、單色性好、相干性好、能量密度高等特點，在工業(yè)、信息、醫(yī)學、商業(yè)、科研等多個領域都得到了廣泛的應用。激光在工業(yè)上的應用主要體現(xiàn)在利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對材料進行加工處理，激光加工按激光束對材料的作用效果可劃分為激光切割、激光焊接、激光熔覆、激光清洗、激光打標等。激光加工技術憑借其精度高、速度快、加工效果好等優(yōu)勢正逐步實現(xiàn)對傳統(tǒng)加工技術的替代，并成為國家大力支持和推廣的高新技術之一。在當前全球經(jīng)濟逐步回暖、制造業(yè)投資顯著增加以及智能制造加速推進的大背景下，激光加工技術下游應用的深度和廣度將得到進一步擴展。激光加工技術已被廣泛應用于工業(yè)、信息、醫(yī)學、商業(yè)、科研等領域。在工業(yè)領域，激光加工可用于多種金屬、非金屬材料的加工，尤其是高硬度、高脆性以及高熔點的材料。激光加工相較傳統(tǒng)加工方式具有可加工材料范圍廣、加工效率高、加工精度高、工件形變小等優(yōu)勢，是對傳統(tǒng)加工技術的革新，可推動傳統(tǒng)制造業(yè)全面轉(zhuǎn)型升級和跨越發(fā)展。從應用領域來看，激光加工可細分為激光切割、激光焊接、激光熔覆、激光清洗、激光打標等，激光加工技術在以上領域均展現(xiàn)出突出優(yōu)勢。（二）激光加工技術特點順應高端制造精密制造趨勢，正加速實現(xiàn)對傳統(tǒng)加工方式的替代激光加工技術憑借可加工材料范圍廣、加工效率高、加工精度高、工件形變小等優(yōu)勢，在材料切割、焊接、增材制造、噴碼打標等領域正逐步取代傳統(tǒng)加工工藝，并被廣泛應用于材料加工與光刻、通信與光存儲、儀器與傳感器、醫(yī)療與美容、科研與娛樂及打印等領域。此外，激光加工數(shù)控工業(yè)軟件還可與計算機數(shù)控技術、機械自動化技術等相結(jié)合，組成智能激光加工裝備，實現(xiàn)對不同材質(zhì)、不同形狀及不同體積的材料的精密加工。當前國家大力支持傳統(tǒng)制造業(yè)向高附加值、高技術壁壘的高端制造及精密制造轉(zhuǎn)型升級，同時，隨著激光技術的進步與快速迭代，激光加工設備的成本逐步下降，預期激光加工技術將加速在制造業(yè)諸多領域全面取代傳統(tǒng)加工技術，大幅提升工業(yè)生產(chǎn)效率，推動制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。（三）經(jīng)過長期技術積累和產(chǎn)業(yè)化應用實踐，激光加工行業(yè)已形成完善的產(chǎn)業(yè)鏈體系經(jīng)過長期技術積累和產(chǎn)業(yè)化應用實踐，激光加工行業(yè)已形成完善的產(chǎn)業(yè)鏈體系。產(chǎn)業(yè)鏈上游主要包括光學材料和元器件、機械、數(shù)控、電源及輔助材料等，中游主要為各種激光器及其配套裝置與設備，下游則以激光應用產(chǎn)品、激光制造設備、消費產(chǎn)品為主。激光加工設備行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢總體上看，我國激光加工設備行業(yè)近年來發(fā)展迅速，但在核心技術水平及應用滲透率等方面較發(fā)達國家仍存在一定差距。作為實現(xiàn)傳統(tǒng)制造業(yè)向智能制造邁進的核心技術之一，國家高度重視并大力支持激光加工技術的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，并為進一步擴大應用范圍提供政策引導，持續(xù)推動我國制造業(yè)生產(chǎn)方式和制造工藝的轉(zhuǎn)型升級。（一）激光加工設備行業(yè)核心零部件逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化激光器是激光加工設備的核心部件，而激光器核心器件包括泵浦源、光學諧振腔等，由于其技術壁壘較高，導致長期以來我國激光器核心器件的進口依存度較高。為降低對激光器核心部件的進口依賴和生產(chǎn)成本，近年來國內(nèi)廠商紛紛加大自主研發(fā)力度，投入更多科研資源，我國激光器行業(yè)逐漸步入快速成長階段，國產(chǎn)化程度逐年提升。以光纖激光器為例，根據(jù)《2022中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》，從市場滲透率來看，在1-3KW功率段光纖激光器市場，2022年國產(chǎn)光纖激光器市場份額預計將達到97．3%，已基本實現(xiàn)國產(chǎn)化；在3-6KW功率段光纖激光器市場，國產(chǎn)激光器滲透率由2018年的15．8%迅速提升至2022年（預計）的95．7%；在6-10KW功率段光纖激光器市場，2022年國產(chǎn)滲透率預計將達到58．6%。在10KW以上功率段光纖激光器市場，國產(chǎn)激光器滲透率更是從2018年的5．7%快速增長至2022年（預計）的64．1%。隨著國內(nèi)激光器企業(yè)綜合實力的增強，國產(chǎn)激光器與國際技術差距逐步縮小，低功率激光器已基本實現(xiàn)，中功率、高功率光纖激光器國產(chǎn)化率快速提升。未來隨著技術差距的進一步縮小，預計國產(chǎn)激光器功率和性能將逐步提高，高功率段光纖激光器領域的國內(nèi)外品牌競爭將愈演愈烈，激光設備核心零部件的國產(chǎn)化率也將進一步提升。（二）激光加工設備行業(yè)下游應用領域廣泛，持續(xù)向高功率、短波長、窄脈寬方向發(fā)展隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展與國家戰(zhàn)略的深入實施，工業(yè)生產(chǎn)中各類金屬、非金屬工件的加工需求持續(xù)旺盛。隨著激光技術的進步及對傳統(tǒng)加工工藝的替代，近年來激光加工設備的應用領域快速拓展，國內(nèi)激光加工設備市場迎來高速增長期。目前，激光加工設備廣泛應用于汽車零部件、工程機械、橋梁建筑模板、裝配式建筑、特變電輸送鐵塔、材料加工與光刻、航空航天、通訊與光儲存、醫(yī)療美容等多個行業(yè)。具體而言，在宏觀加工領域，汽車、工程機械、航空航天器等領域大型加工件的切割、焊接可通過激光加工方式實現(xiàn)，相較傳統(tǒng)加工方式可大幅提高加工效率和加工精度；在微觀加工領域，激光加工覆蓋半導體、LED、OLED、液晶顯示等領域的精密加工環(huán)節(jié)。整體上看，激光加工具有精度高、效率高等顯著優(yōu)勢，在諸多加工領域替代傳統(tǒng)加工設備，一方面其廣泛應用顯著促進了下游產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展，同時催生了新的產(chǎn)業(yè)形態(tài)，另一方面下游應用領域的不斷拓展亦促進了激光加工技術的持續(xù)優(yōu)化升級。根據(jù)《2022中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》數(shù)據(jù)，2021年我國激光加工設備行業(yè)市場規(guī)模達到821億元，預計2022年國內(nèi)激光加工設備行業(yè)市場規(guī)模將達到876億元。隨著新冠肺炎疫情后國民經(jīng)濟的持續(xù)復蘇、傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的進一步推進以及激光技術不斷發(fā)展成熟，各行業(yè)對激光加工設備的需求將不斷增長，激光加工設備市場將迎來較長的發(fā)展機遇期。此外，在國內(nèi)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級不斷深化的背景下，為更好的滿足高端制造業(yè)日益增長的高強度加工、精密加工需求，激光技術不斷向高功率、短波長、窄脈寬方向發(fā)展。更高的功率能夠提高設備對工件的加工速度和強度，提升加工效率；波長更長可使激光束集聚性更好，在加工中形成更小的光點，提升加工精度；更窄的脈寬能夠降低加工時對工件表面的損傷，從而使加工的效果得到優(yōu)化。（三）激光加工設備日趨數(shù)字化智能化當前全球已步入數(shù)字經(jīng)濟時代，隨著信息技術發(fā)展和跨領域應用逐漸增加，其與制造業(yè)的融合日趨緊密，推動制造業(yè)不斷向著云化、智能化方向發(fā)展，其中工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是重要的實現(xiàn)方式。在此背景下，處于制造業(yè)前端的激光加工設備已不僅僅是獨立運行的工業(yè)機器，而是通過結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術與激光加工技術，可實現(xiàn)生產(chǎn)計劃管理、設備在線監(jiān)控和維護、故障在線診斷等一系列功能的數(shù)字化設備，可幫助生產(chǎn)企業(yè)提升效率、降低成本。未來隨著各類信息技術與激光加工技術進一步結(jié)合，激光加工設備將能夠更好的為制造業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供支持。此外，通過激光技術與數(shù)控技術的融合還可使激光加工設備具備對加工流程的分析、判斷、執(zhí)行等能力，從而更好地實現(xiàn)制造流程的自動化、智能化。目前，市場上主流的激光切割、焊接、熔覆設備已可通過數(shù)控系統(tǒng)和自動化傳動裝置實現(xiàn)對加工頭運行、出光的精準控制，而數(shù)控系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)整個激光加工生產(chǎn)線中各臺設備間的協(xié)調(diào)高效運行，在減少人力成本的同時，進一步提升加工效率和品質(zhì)。未來隨著國家智能制造戰(zhàn)略的進一步落地，我國激光加工設備領域持續(xù)向數(shù)字化、智能化發(fā)展將成為必然趨勢，也將有更多智能化激光加工設備涌現(xiàn)并應用于國民經(jīng)濟的各領域，推動制造業(yè)向著智能制造方向發(fā)展。（四）激光加工設備日趨集成化柔性化隨著國民經(jīng)濟日益發(fā)展，裝備制造業(yè)下游客戶的應用場景和個性化加工需求日趨增多，要求激光加工設備具備更廣闊的適用領域和更完善的協(xié)同加工能力以滿足客戶的多元化需求。在生產(chǎn)實務中，功能單一的激光加工整機設備已逐漸無法滿足制造業(yè)企業(yè)精密、復雜工件的加工需要，因此，采用產(chǎn)線集成化設計、模塊柔性化生產(chǎn)，能夠根據(jù)客戶需要實現(xiàn)多環(huán)節(jié)、多工序加工的激光加工智能制造生產(chǎn)線日益受到制造業(yè)企業(yè)的青睞。相較僅能完成單一加工環(huán)節(jié)的單臺激光加工設備，激光柔性加工生產(chǎn)線可根據(jù)客戶需要完成包括切割、折彎、焊接、熔覆、打標、智能搬運與碼垛等在內(nèi)的多道工序，幫助客戶大幅提升整體生產(chǎn)效率。預計集成化、柔性化將成為未來激光加工設備行業(yè)新的發(fā)展方向和機遇。（五）激光加工設備應用領域不斷拓展隨著激光技術的持續(xù)進步，激光加工設備的應用場景不斷拓展。面對不同領域日新月異的加工需求，激光加工技術還可與其他眾多技術融合，進而孕育出新興技術和產(chǎn)業(yè)。近年來，激光加工技術越來越多地滲透進入材料加工與光刻、高端工程機械、橋梁建筑模板、裝配式建筑、特變電輸送鐵塔、航空航天、通訊與光儲存、醫(yī)療美容等工業(yè)及消費領域，未來廣闊的發(fā)展空間為激光加工設備提供了廣闊的發(fā)展機遇。光纖激光器行業(yè)發(fā)展2019年光纖激光器市場是競爭激烈、也是繼續(xù)發(fā)展的一年。2019年中國光纖激光器市場銷售總額超過82．6億元。從我國光纖激光器市場來看，國產(chǎn)光纖激光器逐步實現(xiàn)由依賴進口向自主研發(fā)、替代進口到出口的轉(zhuǎn)變。隨著國內(nèi)光纖激光器企業(yè)綜合實力的增強，國產(chǎn)光纖激光器功率和性能逐步提高，我國光纖激光器市場從2015年的40．7億元增長到2019年的82．6億元，預計2020年會小幅增長到85．6億元。隨著光纖激光器市場規(guī)模的不斷擴大，光纖激光器核心器件的方案已基本成形，激光產(chǎn)業(yè)鏈日趨成熟，激光器的核心器件國產(chǎn)化率也隨之提高，進而使得激光器的成本逐漸下降。激光器的價格戰(zhàn)也出現(xiàn)了階段性的變化，價格競爭主戰(zhàn)場從1~3kW產(chǎn)品段轉(zhuǎn)移至6~40kW產(chǎn)品段。激光增材制造行業(yè)發(fā)展在過去的幾十年中，激光增材制造得到了越來越多的關注，激光已成為增材制造（AM）越來越重要的核心，基于激光的增材制造系統(tǒng)占金屬增材制造市場收入的一半以上，全球增材制造市場預計在2019年為7．74億美元，預計到2024年將達到3．2億美元。毫無疑問，基于激光的增材制造已成為激光行業(yè)的一個非常重要的應用領域。使用增材制造（尤其是金屬制造）的關鍵要求之一是獲得所需的力學性能。由于增材制造涉及許多會影響工藝條件的變量，因此僅通過試驗來確定所得力學性能的嘗試可能既耗時又昂貴。為了減輕這個問題并獲得對過程的深入了解，已經(jīng)進行了許多開發(fā)預測性過程模型的嘗試。AM的預測模型可以大致分為三類：AM過程熱模型、微結(jié)構(gòu)預測模型和力學性能預測模型。激光增材制造面臨巨大挑戰(zhàn)，只有克服這些挑戰(zhàn)，才能被接受為經(jīng)濟上可行的工業(yè)制造工藝。但與此同時，它也提供了前所未有的機會來制造那些傳統(tǒng)制造工藝無法制造的新產(chǎn)品。顯然，一項重大挑戰(zhàn)是通過基于物理學的建?；驍?shù)據(jù)驅(qū)動的方法來建立過程-微結(jié)構(gòu)-屬性關系，以促進增材制造零件的鑒定過程。此外，必須同時開發(fā)可靠的過程中監(jiān)視方法。激光金屬AM提供的新機會包括制造大量定制的零件（例如醫(yī)療植入物），具有所需局部特性的功能漸變零件，用于制造智能或超材料結(jié)構(gòu)的拓撲設計，幾何形狀復雜的零件（例如：熱交換器），新型材料的合成，需要跨學科的人們共同努力，以產(chǎn)生新的設計和材料，從而加速AM在制造業(yè)的應用。激光加工設備細分行業(yè)發(fā)展趨勢（一）激光切割簡介及應用1、激光切割技術概述激光切割技術是利用經(jīng)聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、燒蝕或達到燃點，同時借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)，從而將工件割開。激光切割具有切割質(zhì)量好、切割效率高、切割速度快、非接觸式切割、可切割材料種類多等優(yōu)勢。2、激光切割行業(yè)市場規(guī)模根據(jù)《2022中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》數(shù)據(jù)，2021年我國激光加工設備行業(yè)市場規(guī)模達到821億元，其中激光切割設備為激光加工技術的第一大應用領域，市場規(guī)模達280．1億元，占比高達34%。預計2022年國內(nèi)激光加工設備行業(yè)市場規(guī)模將達到876億元，其中激光切割設備行業(yè)市場規(guī)模預計將達到300億元。在材料加工領域，切割是不可或缺的重要工藝之一。過去由于激光加工設備成本高昂，激光切割在制造業(yè)滲透率較低，而近年來隨著激光切割設備成本的不斷下降和激光切割性能的不斷提升，激光切割逐步取代傳統(tǒng)切割方式，在汽車零部件、工程機械、橋梁建筑模板、裝配式建筑、特變電輸送鐵塔、航空航天、通訊與光儲存、醫(yī)療美容及其他更多領域獲得廣泛的運用。在汽車零部件行業(yè)，激光切割設備可應用于汽車五金零件、汽車車身、車門框后備箱、車頂蓋、安全氣囊、保險杠、中控板、立柱、座套、地毯等金屬和非金屬板材、管材的平面切割和三維立體切割；在工程機械行業(yè)，激光切割設備可應用于碳鋼、中厚板或超厚板切割、鈑金件預留工藝豁口、制作鈑金樣板和鉆孔樣等；在特變電輸送鐵塔行業(yè)，激光切割設備可應用于板材和管材下料、制孔、打標識、開坡口等生產(chǎn)工序。幾乎在所有需要材料切割的領域，激光切割均可以滿足相應需求，下游應用行業(yè)廣泛。（二）激光焊接簡介及應用1、激光焊接概述激光焊接利用激光束優(yōu)異的方向性和高功率密度等特性進行工作，通過光學系統(tǒng)將激光束聚焦在很小的區(qū)域內(nèi)，在極短的時間內(nèi)使被焊處形成一個能量高度集中的熱源區(qū)，從而使被焊物溶化并形成牢固的焊點和焊縫。激光焊接根據(jù)焊接作用深度，可分為熱傳導焊和深熔焊；根據(jù)激光是否透過被焊物料，分為穿透焊和縫焊；根據(jù)使用激光的工作模式分為脈沖模式焊接和連續(xù)模式焊接。2、激光焊接行業(yè)市場規(guī)模隨著激光焊接在汽車制造、新能源電池、數(shù)碼加工、精密加工等領域應用的崛起，國內(nèi)激光焊接設備市場規(guī)模不斷擴大。根據(jù)《2022中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》，近年來受新能源汽車、鋰電池、半導體及新興市場的需求驅(qū)動，同時受益于激光功率的不斷提升和激光器價格的下降，激光焊接設備在各行業(yè)滲透率不斷提高。2021年中國激光焊接成套設備市場銷售收入為66．5億元，同比增長29．9%，預計2022年將突破80億元。在汽車零部件行業(yè)，激光焊接設備已廣泛應用于汽車車身、車頂、底盤、車門、發(fā)動機蓋、發(fā)動機架、排氣管、儀表盤、電池組焊接等各種結(jié)構(gòu)和零部件的平面焊接和三維立體焊接，顯著提升了汽車制造水平和品質(zhì)，為實現(xiàn)汽車輕量化、高強度創(chuàng)造了條件；在工程機械行業(yè)，激光焊接設備可應用于大尺寸碳鋼、厚板、薄板、高強度結(jié)構(gòu)件焊接等；在特變電輸送鐵塔行業(yè)，激光焊接設備的應用場景主要包括塔角焊接、結(jié)構(gòu)件焊接等。激光焊接設備自動化程度高，焊接速度快，可以大幅提升焊接效率和質(zhì)量，在大規(guī)模產(chǎn)線和柔性制造中都對社會資源優(yōu)化分配、社會效率提升方面擁有重要意義。（三）激光熔覆簡介及應用1、激光熔覆技術概述激光熔覆技術，又稱激光增材制造技術，是一種以激光為能量源的增材制造技術，采用高能量激光作為熱源，金屬合金粉末作為熔覆材料，通過激光與合金粉末同步作用于金屬表面快速融化形成熔池，再快速凝固形成致密、均勻并且厚度可控的冶金結(jié)合層，從而達到顯著改善工件的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化等性能，或達到修復工件表面尺寸、強化延長壽命的效果。激光具有能量密度高的特點，可實現(xiàn)難加工金屬的制造，同時激光增材制造技術還具有不受零件結(jié)構(gòu)限制的優(yōu)點，可用于結(jié)構(gòu)復雜、難加工以及薄壁零件的加工制造。目前，激光增材制造技術所應用的材料已涵蓋鈦合金、高溫合金、鐵基合金、鋁合金、難熔合金、非晶合金、陶瓷以及梯度材料等，在航空航天領域中高性能復雜構(gòu)建和生物制造領域中多孔復雜結(jié)構(gòu)制造具有顯著優(yōu)勢。2、激光熔覆行業(yè)市場規(guī)模根據(jù)《2022中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》數(shù)據(jù)，2021年我國激光熔覆設備行業(yè)市場規(guī)模達42．9億元，預計2022年將達到48．1億元。3、激光熔覆在多方面領先傳統(tǒng)表面處理工藝，發(fā)展前景廣闊激光熔覆技術可以顯著改善工件的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化等性能，或達到修復工件表面尺寸、強化延長壽命的效果，可以替代TIG電弧增材、超高速火焰噴涂、等離子噴涂、電鍍硬鉻等傳統(tǒng)表面處理工藝。激光焊接行業(yè)發(fā)展近年來，激光焊接設備在五金建材、汽車制造、電子產(chǎn)品、醫(yī)療設備、新能源電池及航空航天等行業(yè)逐漸替代傳統(tǒng)焊接設備，占據(jù)市場份額。在汽車工業(yè)中，白車身（BIW）焊接被廣泛使用，需要多達2000~5000個點焊，傳統(tǒng)上是通過電阻點焊來完成的。然而，鍍鋅鋼板的電阻點焊存在許多問題，例如，焊接所需的時間長，電極的維護成本高以及鋅涂層黏附在電子產(chǎn)品上等問題。隨著汽車工業(yè)向更輕量級結(jié)構(gòu)發(fā)展，鋁和鎂合金等其他材料正在成為替代鍍鋅鋼的候選材料。由于BIW約占車輛重量的27%，因此使用這些輕質(zhì)材料有望減輕車輛的總重量。然而，對于這些材料，與電阻點焊有關的問題更加嚴重。采用激光焊接，可以克服其中一些問題。除BIW之外，激光焊接還應用于發(fā)動機零件、變速箱零件、交流發(fā)電機、螺線管、燃料噴射器、燃料過濾器