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37传奇霸业贴吧:2019年中國激光器市場分析、在材料加工領域的應用情況概述及未來發展前景分析[圖]

2019年05月23日 14:26:01字號:T|T

传奇霸业2345双线 www.jhmtu.icu     全球激光器銷售收入穩步上升,光纖激光器收入貢獻最大。2018年全球各類工業激光器的銷售收入獲得持續增長,由2017年的48.55億美元增至50.58億美元,2019年預計收入可達51.61億美元;其中,光纖激光器2018年收入增長了6%,達到26.03億美元,2019年預計收入可達27.46億美元,繼續成為收入貢獻最大的一類激光器。

    全球各類激光器銷售收入/百萬美元

    數據來源:公開資料整理

    激光/光學裝備主要由光學系統、機械系統和數控系統組成,按功能劃分主要包括焊接機、打標機、切割機和用于各類特殊材料加工的行業專用設備。激光/光學裝備的應用領域非常

    廣泛,主要包括材料加工與檢測、通信、科研和軍事、醫療和美容、儀器儀表和傳感器、光學存儲、顯示、打印等領域。2018年,全球激光行業來自材料加工和光刻市場的激光產品銷售收入為61.62億美元,為最大的細分市??;通信和光存儲市場的激光產品銷售收入為38.20億美元,排第二位;接下來依次是科研和軍用市場12.79億美元、醫療和美容市場10.28億美元、儀器儀表和傳感器市場10.19億美元,以及娛樂、顯示和打印市場的4.46億美元,合計總收入為137.54億美元。

    2018年全球激光應用產品市場分布(單位:億美元)

數據來源:公開資料整理

    激光裝備市場需求轉向中國,通信半導體加工和精密儀器檢測成為激光裝備發展重點領域。近年來,全球商用激光銷售重心轉移到亞洲,2017年中國在激光加工領域的裝機量已占據全球裝機總量的45%,2017年度,中國中功率激光切割機、焊接機等激光加工裝備裝機量逾兩萬臺。2011年以來,我國激光加工行業的市場規模持續增長,到2017年已達到495億元,年均增速超過10%。在國內,通信半導體、精密電子與機械材料加工、精密儀器檢測是激光/光學智能裝備應用的重點領域,其中國內半導體市場體量較大、增速較高,其規模在2017年已超過7200億元人民幣,且在2000年~2015年的16年中均保持較高增長。受益于下游消費電子精密化加工、半導體先進封裝趨勢以及汽車電子零部件制造業的發展,我國激光加工設備規模保持穩定增長。

    激光行業產業鏈

數據來源:公開資料整理

    激光器在材料加工領域的應用情況概述

    在材料加工領域,工業激光器按功能分類,主要可分為切割、焊接、打標、半導體、精加工等細分領域。其中,切割(2017年占比35%)、金屬焊接

    (16%)和打標(15%)是最重要的三個細分領域。

    按功率大小分類,激光器市場可分為高功率的宏觀材料加工市場,以及中小功率的微加工和打標市場,其中高功率激光器的市場規模最大。在整個工業激光器中,打標、微加工(除了打標外所有功率小于1000W的應用)和宏觀材料加工(所有功率大于1000W的應用)市場2017年分別達到了6.45億美元、13.65億美元和23.04億美元,占比分別為15%、32%和53%。其中微加工領域可進一步細分為半導體/顯示器(2017年占微加工比例43%)、精細金屬加工(27%)、非金屬加工(18%)、太陽能/其它(7%)、增材制造(5%);宏觀材料加工領域可進一步細分為金屬切割(2017年占宏觀材料加工比例66%)、焊接/釬焊(31%)、增材制造/熔覆(4%)。

    2017年全球材料加工領域激光器應用情況

數據來源:公開資料整理

    工業激光器按應用分類的營收情況

數據來源:公開資料整理

    激光微加工應用領域的營收(按領域分類)

數據來源:公開資料整理

    高功率激光加工應用的營收(按領域分類)

數據來源:公開資料整理

    展望未來,我們認為在工業領域,以高功率光纖激光器為代表的激光器市場將進一步迎來快速成長,具體而言:在切割領域,尤其是高功率切割領域,隨著光纖激光器的切割功率和厚度的不斷提升,將搶占傳統切割如等離子切割的市場份額。在高功率焊接領域,激光焊接將憑借其優良特性進一步替代傳統焊接如氬弧焊市場,在汽車領域應用的滲透率進一步向國外趨近,同時疊加下游新能源汽車帶動的動力電池等市場的發展,焊接市場將成為繼切割市場之后的下一個成長市場。在其他領域,中小功率微加工和打標領域的各類激光器將持續受益于整體市場的穩步增長。增材制造將成為激光器的下一個潛在增長點。

    切割領域:高功率激光器將占據其他傳統切割方式的市場份額

    在切割領域,目前常用的切割技術有激光切割、火焰切割、等離子切割、水切割、線切割等。對比不同的切割方式,可以看出激光切割相比其他的幾種切割方式,具備更加優良的性質、較好的切割效果和較高的生產效率。因此激光加工也在鈑金加工、金屬加工、廣告制作、廚具、汽車、燈具、鋸片、升降電梯、金屬工藝品、紡織機械、糧食機械、眼鏡制作、航空航天、醫療器械、儀器儀表等行業擁有非常廣泛的應用。特別是在鈑金加工行業中深受青睞。

    而制約激光切割替代傳統切割發展的因素則在于成本和切割厚度,但這兩個因素隨著技術的發展已經取得邊際改善。以光纖激光器為例,其成本近年來隨著技術的進步和國產廠商的發展價格不斷下行,同時功率也在不斷提升,目前8000W的光纖激光器可以切割25mm的碳鋼和30mm的不銹鋼,12KW的光纖激光器則可以切35mm的碳鋼和50mm的不銹鋼。

    激光切割與傳統切割工藝直觀對比

數據來源:公開資料整理

    激光切割與傳統切割工藝具體數值對比

    數據來源:公開資料整理

    我們認為,在效果優良與成本厚度等問題的邊際改善驅動下,激光切割的下一步將往更高厚度的板材延伸,實現對等離子切割方式的逐步替代,迎來成長空間。中國激光切割設備占全國工業激光加工設備市場規模的46%,2017年中國激光切割設備市場規模也達到203億元,同比增長23%,但其中中小功率的成長較快,高功率激光器的增速仍然較低,隨著高功率激光器進一步實現對傳統切割的替代,我們認為市場規模在未來將進一步提升。

中國激光切割設備銷售量快速增長

數據來源:公開資料整理

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數據來源:公開資料整理

    焊接領域:激光焊接實現進一步對傳統焊接的替代

    激光焊接相比氬弧焊等傳統焊接擁有許多顯著的優勢。總體而言,激光焊接技術相比電弧焊等傳統焊接方式而言,具備以下優勢:精度高:激光焊接的深度與寬度之比更高(高功率情況下可達5:1,最高可達10:1),定位更加精確,實現微型焊接。強度高:激光束易聚焦,焊接區域能夠迅速升溫和冷卻,因而熱影響區小,焊接的強度更高。速度快:激光焊接切割的速度和效率要高于傳統焊接方式。靈活性:激光焊接可以用于許多材料,如碳鋼、高強鋼、不銹鋼、鈦、鋁、貴金屬,以及難溶材料等異種材料。設備實用性高:激光焊接設備更加簡單并能在特殊條件下進行焊接。

    目前焊接的工藝方式有許多種,其中最主要的是以氬弧焊為代表的電弧焊,這類焊接設備的優勢在于固定設備投資等成本較低,同時工人的學習成本也較低。但激光焊接隨著成本不斷下行,將憑借其性價比搶占氬弧焊等傳統焊接的市場份額。同時,汽車、輪船、飛機、高鐵等高精制造領域都有焊接技術的應用,國外激光焊接滲透率較高,隨著國內激光焊接進一步向國外趨近,疊加下游新能源汽車帶動的動力電池等市場的發展,焊接市場將成為繼切割市場之后的下一個成長市場。

激光焊接和傳統焊接工藝的對比

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激光焊接在汽車中的應用一覽

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激光焊接在動力電池中的應用

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    其他領域:市場空間繼續穩步成長

    增材制造領域:激光器下一個潛在增長點

    增材制造,俗稱3D打印,是通過添加材料直接從三維數學模型獲得三維物理模型的所有制造技術的總稱。與傳統的原材料切削后加工組裝的模式完全不同,3D打印是以數字模型文件為基礎,通過軟件與數控系統并以一定的方式將材料逐層堆積,從而制造出零件或產品原型,是一種“自下而上”通過材料累加的制造方法,具備直接、快速、綠色、靈活等優點,目前主要集中在家電及電子消費品、模具檢測、醫療及牙科正畸、文化創意及文物修復、汽車及其他交通工具、航空航天等領域。其中,激光在增材制造中的應用主要有激光選區熔化(LMF)和激光熔覆(LMD)兩種,光纖激光器和紫外激光器等激光器得到廣泛應用。

增材制造具備多方面的優勢

數據來源:公開資料整理

兩種激光增材制造方案的對比

數據來源:公開資料整理

    經過幾年的市場熱炒之后,無論投資者還是廠家對于增材制造都回歸理性,但3D打印市場規模仍在放量成長。2017年中國3D打印設備市場規模約20.58億美元,同比增長69%以上。同時激光在增材制造中的應用是國家大力扶持的重點,2017年11月,工信部聯合發改委等12個部委發布了《增材制造產業發展行動計劃(2017-2020)》,明確支持增材制造與激光制造技術,并列入“科技創新2030重大項目”支持范圍;2018年5月,高技術研究發展中心將“增材制造與激光制造”列為2018年度擬立項的8個國家重點研發計劃重點專項之一。預計未來在下游市場發展與國家支持共同推動下,增材制造將成為光纖激光器等激光器市場空間的下一個潛在增長點。

2012-2017中國3D打印產業規模呈現快速增長

數據來源:公開資料整理

    微加工領域:超快激光器帶動市場成長

    隨著皮秒、飛秒等短脈沖激光器的發展,激光加工實現“冷加工”并進軍微加工領域。以前制約激光在細微加工方面應用的主要因素是激光對材料的熱沖擊很大,精度上受到影響。近年來發展的皮秒和飛秒激光器發出的激光與材料相互作用極其短暫,不會給周圍的材料帶來熱影響,從而實現鉆孔、劃線切割、線燒蝕、表面結構化、雕刻成型等金屬和非金屬的精細加工。

2014-2017超快激光設備市場規??燜僭齔?br />

數據來源:公開資料整理

激光各類微加工示意圖

數據來源:公開資料整理

    打標領域:激光打標優勢凸顯,未來繼續成長

    激光打標的工作原理為使用高能量密度的激光束照射在材料表面,表層材料隨之發生汽化,或者發生化學反應導致顏色變化,從而材料表面產生了永久性標記。相比傳統打標技術而言,激光打標具備明顯優勢。激光打標標記速度快,加工效率大大提高;激光打標標記的圖案及字樣清晰、永不磨損,其線條甚至可以達到毫米到微米級別,防偽功能強大;由于采用非接觸式加工,激光打標的熱影響達到了最小化,可避免加工材料產生變形問題;激光打標具備無耗材、無環境污染、以及一次成形等優勢,可以有效降低生產成本和環境污染。

激光打標與其他傳統工藝的特點對比

數據來源:公開資料整理

    光纖激光器優勢突出,市場份額不斷提升

    光纖激光器相比其他類型激光器性能優異,成本不斷降低

    光纖激光器采用整體化設計,泵浦源、增益介質、諧振腔、耦合輸出等以光纖進行集成和連接,因此所有產生和傳導激光束的元件構成了連續穩定的光波導結構。所以光纖激光器相比起其他的激光器而言,具備可靠性高、穩定性好、結構緊湊、制造成本較低等優勢,也因此被稱為“第三代激光器”。

    雖然光纖激光器具備更加優良的特性,但此前過高的初始投資成本制約了光纖激光器的發展,然而光纖激光器價格的不斷下行,性價比逐漸提升。以高功率市場為例,從2012-2016年,進口IPG2000W的光纖激光器的成本下降了約20%,中小功率激光器下降幅度更大,但CO2激光器價格下降不明顯。而從銷售額的市場數據來看,在高功率加工應用中,光纖激光器的市場規模目前也已經超過CO2激光。

    相關報告:智研咨詢發布的《2019-2025年中國激光器行業市場專項調研及投資前景分析報告

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