板管一体系列激光切割机行业发展基本情况

板管一体系列激光切割机行业发展基本情况激光切割行业发展激光切割是一种成熟的工业加工技术，具有高度的灵活性，且无接触和无应力，可直接从工件中生产出成品零件。激光切割是一个非常精确的过程，具有出色的尺寸稳定性，非常小的热影响区和狭窄的切缝。近年来，脆性和透明材料的切割为超短脉冲和紫外激光器提供了机会，中国制造业的快速发展，传统工业制造技术的更新升级，带动了激光切割成套设备的销售。应用于激光切割系统的光纤激光器数量在近两年平稳增长，激光切割设备也在朝高功率方向发展。2019年，各个行业对激光设备的需求不断提高。激光设备的批量化生产，带动了中功率激光切割装备的快速发展，加剧了产品的竞争性，并导致中功率切割装备的毛利率越来越低，因此激光加工厂商们开始向高功率产品段进军。2019年高功率激光切割设备如雨后春笋般地涌向市场，12kW、20kW、30kW甚至40kW的超高功率激光切割机也已经问世。2019年，中国销售了约34000台中功率激光切割系统和7000台高功率激光切割系统。功率的大幅提升也增加了设备集成难度，给上游配件厂商和系统厂商提出了诸多挑战。一些核心单元如万瓦级切割头、自动调焦系统、智能总线系统及温控系统等亟待提档升级。然而，国产配件厂商和系统集成商从未缺席自主发展之路，纷纷加入支持行列。激光清洗行业发展我国激光清洗技术的研究和设备开发起步较晚，早期发展基本上是跟踪国外技术。近两年来，随着国家环保政策的不断收紧以及人们对环保意识的日益增强，激光清洗行业逐渐走向上升通道，在机械、石化、公路运输、印刷、电子电路及核工业等行业持续发力。激光清洗行业还在不断扩大应用范围，已经渗透到航空公司飞机维保领域。以中国南方航空为例，采取激光清洗手段每清洗一架空客A320客机，平均节省维护成本约40万元。当前，国内销售收入过千万的激光清洗企业已经不下30家，少数几家已经逼近5000万元的年销售收入。预计2020年整个行业将会进一步爆发，年营收增幅有望超过30%。超快激光也是近年来激光市场最突出的增长点，其增速数倍于激光行业的整体增速。2019年国内从事超快激光器研发生产的企业超过25家，预计2020年国内超快激光器市场规模将达到25亿元。超快激光器市场在脆性材料加工市场取得了稳步增长。诸如手机屏异形切割、手机摄像头蓝宝石盖板切割、特殊材料标记、隐形二维码打标、高性能FPC切割、OLED材料切割打孔，以及太阳能PERC电池加工等领域订单需求不断。国内超快激光器生产企业也逐渐找到了自己的细分赛道。随着5G通信技术走向成熟，2020年消费电子市场有望迎来一波换机热潮。近两年，国内面板厂商持续加码柔性屏幕生产线，为下一代手机提供新型显示方案。然而，适用柔性AMOLED材料加工的激光微加工设备中，绝大多数的超快激光器仍依赖进口。随着更多柔性屏幕产线投产和成规模出货，巨大的潜在市场将有效推动国内超快激光器企业和下游设备企业奋发图强，从而弥补产业链条缺少国产设备的短板。水中的激光微加工是将要加工的工件表面置于水下，并且因施加水而导致加工质量的提高。水射流引导的激光微加工，其中水射流可以帮助引导激光束，增加工作距离，减少污染并产生冷却效果。助水密激光微加工（UWLM）是近年来一种新的加工技术，该技术除了对要加工的表面区域进行水密化外，还应用了超声波引起超声空化并激励水产生有益的效果，例如原位超声清洁，以改善加工过程。在实验室条件下，发现在ns入射激光脉冲相似的情况下，与在空气中进行激光微加工相比，UWLM产生的碎屑沉积要少得多，并且每个脉冲的烧蚀深度比没有超声的水中要高几倍。还有一种超声波辅助加工工艺，超声振动辅助激光加工是指将要加工的工件表面进行超声振动，而不是将其浸入水中的过程。它与前述的UWLM工艺从根本上不同，因为它不涉及UWLM在水浸工件表面加工区域周围的超声波水内清洁作用的关键组成部分。人们发现施加超声振动可以提高激光加工效率。除超声波外，人们正在尝试激光加工与电化学加工，电场或磁场的组合。激光微加工通常涉及将激光直接照射到工件表面以去除材料。近来一种经过改进的工艺称为激光诱导等离子体微加工（LIPMM），其中将介质中的激光诱导等离子体用于去除材料的能源。另外，一种提高激光微加工质量和效率的方法是使用激光脉冲序列，其中每个序列包含两个或多个具有适当脉冲能量和相对定时等的脉冲。激光加工设备细分行业发展趋势（一）激光切割简介及应用1、激光切割技术概述激光切割技术是利用经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、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而将工件割开。激光切割具有切割质量好、切割效率高、切割速度快、非接触式切割、可切割材料种类多等优势。2、激光切割行业市场规模根据《2022中国激光产业发展报告》数据，2021年我国激光加工设备行业市场规模达到821亿元，其中激光切割设备为激光加工技术的第一大应用领域，市场规模达280．1亿元，占比高达34%。预计2022年国内激光加工设备行业市场规模将达到876亿元，其中激光切割设备行业市场规模预计将达到300亿元。在材料加工领域，切割是不可或缺的重要工艺之一。过去由于激光加工设备成本高昂，激光切割在制造业渗透率较低，而近年来随着激光切割设备成本的不断下降和激光切割性能的不断提升，激光切割逐步取代传统切割方式，在汽车零部件、工程机械、桥梁建筑模板、装配式建筑、特变电输送铁塔、航空航天、通讯与光储存、医疗美容及其他更多领域获得广泛的运用。在汽车零部件行业，激光切割设备可应用于汽车五金零件、汽车车身、车门框后备箱、车顶盖、安全气囊、保险杠、中控板、立柱、座套、地毯等金属和非金属板材、管材的平面切割和三维立体切割；在工程机械行业，激光切割设备可应用于碳钢、中厚板或超厚板切割、钣金件预留工艺豁口、制作钣金样板和钻孔样等；在特变电输送铁塔行业，激光切割设备可应用于板材和管材下料、制孔、打标识、开坡口等生产工序。几乎在所有需要材料切割的领域，激光切割均可以满足相应需求，下游应用行业广泛。（二）激光焊接简介及应用1、激光焊接概述激光焊接利用激光束优异的方向性和高功率密度等特性进行工作，通过光学系统将激光束聚焦在很小的区域内，在极短的时间内使被焊处形成一个能量高度集中的热源区，从而使被焊物溶化并形成牢固的焊点和焊缝。激光焊接根据焊接作用深度，可分为热传导焊和深熔焊；根据激光是否透过被焊物料，分为穿透焊和缝焊；根据使用激光的工作模式分为脉冲模式焊接和连续模式焊接。2、激光焊接行业市场规模随着激光焊接在汽车制造、新能源电池、数码加工、精密加工等领域应用的崛起，国内激光焊接设备市场规模不断扩大。根据《2022中国激光产业发展报告》，近年来受新能源汽车、锂电池、半导体及新兴市场的需求驱动，同时受益于激光功率的不断提升和激光器价格的下降，激光焊接设备在各行业渗透率不断提高。2021年中国激光焊接成套设备市场销售收入为66．5亿元，同比增长29．9%，预计2022年将突破80亿元。在汽车零部件行业，激光焊接设备已广泛应用于汽车车身、车顶、底盘、车门、发动机盖、发动机架、排气管、仪表盘、电池组焊接等各种结构和零部件的平面焊接和三维立体焊接，显著提升了汽车制造水平和品质，为实现汽车轻量化、高强度创造了条件；在工程机械行业，激光焊接设备可应用于大尺寸碳钢、厚板、薄板、高强度结构件焊接等；在特变电输送铁塔行业，激光焊接设备的应用场景主要包括塔角焊接、结构件焊接等。激光焊接设备自动化程度高，焊接速度快，可以大幅提升焊接效率和质量，在大规模产线和柔性制造中都对社会资源优化分配、社会效率提升方面拥有重要意义。（三）激光熔覆简介及应用1、激光熔覆技术概述激光熔覆技术，又称激光增材制造技术，是一种以激光为能量源的增材制造技术，采用高能量激光作为热源，金属合金粉末作为熔覆材料，通过激光与合金粉末同步作用于金属表面快速融化形成熔池，再快速凝固形成致密、均匀并且厚度可控的冶金结合层，从而达到显著改善工件的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等性能，或达到修复工件表面尺寸、强化延长寿命的效果。激光具有能量密度高的特点，可实现难加工金属的制造，同时激光增材制造技术还具有不受零件结构限制的优点，可用于结构复杂、难加工以及薄壁零件的加工制造。目前，激光增材制造技术所应用的材料已涵盖钛合金、高温合金、铁基合金、铝合金、难熔合金、非晶合金、陶瓷以及梯度材料等，在航空航天领域中高性能复杂构建和生物制造领域中多孔复杂结构制造具有显著优势。2、激光熔覆行业市场规模根据《2022中国激光产业发展报告》数据，2021年我国激光熔覆设备行业市场规模达42．9亿元，预计2022年将达到48．1亿元。3、激光熔覆在多方面领先传统表面处理工艺，发展前景广阔激光熔覆技术可以显著改善工件的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等性能，或达到修复工件表面尺寸、强化延长寿命的效果，可以替代TIG电弧增材、超高速火焰喷涂、等离子喷涂、电镀硬铬等传统表面处理工艺。激光增材制造行业发展在过去的几十年中，激光增材制造得到了越来越多的关注，激光已成为增材制造（AM）越来越重要的核心，基于激光的增材制造系统占金属增材制造市场收入的一半以上，全球增材制造市场预计在2019年为7．74亿美元，预计到2024年将达到3．2亿美元。毫无疑问，基于激光的增材制造已成为激光行业的一个非常重要的应用领域。使用增材制造（尤其是金属制造）的关键要求之一是获得所需的力学性能。由于增材制造涉及许多会影响工艺条件的变量，因此仅通过试验来确定所得力学性能的尝试可能既耗时又昂贵。为了减轻这个问题并获得对过程的深入了解，已经进行了许多开发预测性过程模型的尝试。AM的预测模型可以大致分为三类：AM过程热模型、微结构预测模型和力学性能预测模型。激光增材制造面临巨大挑战，只有克服这些挑战，才能被接受为经济上可行的工业制造工艺。但与此同时，它也提供了前所未有的机会来制造那些传统制造工艺无法制造的新产品。显然，一项重大挑战是通过基于物理学的建模或数据驱动的方法来建立过程-微结构-属性关系，以促进增材制造零件的鉴定过程。此外，必须同时开发可靠的过程中监视方法。激光金属AM提供的新机会包括制造大量定制的零件（例如医疗植入物），具有所需局部特性的功能渐变零件，用于制造智能或超材料结构的拓扑设计，几何形状复杂的零件（例如：热交换器），新型材料的合成，需要跨学科的人们共同努力，以产生新的设计和材料，从而加速AM在制造业的应用。激光加工技术及产业的现状激光是20世纪的一项重大科学技术发明，与原子能、半导体和计算机一样著名。具有亮度高、方向性强、单色性好、相干性好的特点，被称为最快的刀最准的尺最亮的光。在过去的60年中，与激光有关的研究获得了许多诺贝尔奖，充分证明了激光技术在促进尖端科学研究和促进科学技术进步方面的显著作用。激光与相关技术的融合形成了激光制造，为人类改变世界提供了崭新的工具。激光制造技术具有易操作、非接触、高柔性、高效率、高质量和节能环保等突出优势，是切割、焊接、表面处理、高性能复杂构件制造和精密制造的主流手段，被誉为万能加工工具和未来制造系统通用的加工手段，带动了先进制造业的发展，对工业智能化进程产生了深远影响。激光技术是一种具有极强的渗透性和加工性的使能技术。激光技术支持的经济规模远大于其自身的经济规模。2010年美国研究报告指出，2009—2010年，美国电信、电子商务和信息技术的总价值为4万亿美元，其中激光器本身的价值仅为32亿美元。因此，激光技术产品在经济体系中的重要性远超过了产品本身的价值规模。近年来，中国的激光加工产业发展迅速，国际竞争力迅速提高。众多激光企业已遍布华东、华南、华北、东北、华中及西部地区。据《2019中国激光产业发展报告》统计，我国在26个城市已有激光产业基地（园区）37个，2011—2018年，激光设备的销售收入提高了5倍多，涌现了一批有世界竞争力的激光企业。经过多年的努力，中国的激光公司已经在低端激光行业树立了坚实的立足点，但离高端技术行业和高端核心组件的世界先进水平仍有较大差距。在产品方面，跟随型产品居多，原创或首创性的高端产品相对较少。我国激光技术科研主要力量集中在科研院所和高等学校，而企业相对薄弱。目前，在我国与激光相关的30个国家级研究平台中，仅存精密超精密加工国家工程研究中心和国家半导体泵浦激光工程技术研究中心，其他28个均依托科研院所和高校建设。高校和科研院所承担了大部分国家计划的激光科研项目，而企业承担的只占很小的比例。在过去的10年中，我国的激光制造已成为先进制造业中增长最快的领域之一，形成了一定特色，某些技术已达到国际领先水平。激光加工设备在促进传统产业升级改造中发挥了关键作用。一群激光加工设备企业依靠创新的加工技术和卓越的设备质量在新旧动能转换市场中找到足够的订单来快速增长。此外，一些制造公司已经尝到了升级和发展的甜头，已不满足于国内垂直整合，而在积极探索跨国并购国外优质激光企业资源，并计划进入精密加工领域。在过去的10年中，激光加工站一直是设备企业提供外延服务的重要触角，通过开展阵地服务，及时满足各类加工需求，增强客户黏度。如今，越来越多集多功能于一体的大型设备已被开发并应用于轨道交通、航空航天、船舶制造等行业。预计到2020年，基于工业互联网的各类云制造平台将逐渐释放价值，激光加工站将在云制造平台的支持下发挥出更大的功用，并沿着一带一路走进东南亚、中东、南美等多个地区。在经历了2017—2018年的快速增长之后，中国的激光市场在2019年进入了一个相对稳定的时期。2019年中国工业激光市场的发展开始影响全球工业激光经营收入。一方面，日益激烈的价格竞争导致光纤激光器和超快激光器的价格急剧下降，但国产设备的质量、技术和服务在竞争中逐步得到改善，国产激光产品的兴起正在逐步取代进口激光产品；另一方面，激光技术的应用比许多传统制造技术更具成本效益，从而使激光应用迅速普及。2019年激光设备（含进口）市场销售总收入为658亿元，比2018年增长8．8%。受全球经济走势不确定的影响，预计2020年中国激光设备市场整体销售收入将受到很大影响。2019年，国内共有规模以上激光企业超过150家，其中半数以上的企业集中在激光加工和激光器相关领域。新的激光光源（如蓝光半导体激光器和高功率超快激光器）和新的激光加工技术（如金属泡沫的激光成形和非常规激光微加工）的不断涌现，给激光加工行业带来了极好的发展前景。以下对一些新型激光器和激光加工技术作简单介绍。激光加工设备行业面临的机遇与挑战（一）激光加工设备行业面临的机遇1、国家产业政策支持激光加工行业发展激光加工技术凭借其精度高、速度快、加工效果好等优势正逐步实现对传统加工技术的替代，在制造业转型升级过程中发挥着关键作用。激光加工装备作为激光技术在生产实践中的重要载体，属于国家政策重点扶持领域。政策支持为激光加工装备市场的快速发展奠定了坚实基础。2006年《国家中长期科学和技术规划纲要2006-2020》中就将激光技术列为未来发展的前沿技术之一，近年来国家陆续出台多项政策，多方面引导、助力激光加工设备行业发展。《战略性新兴产业分类（2018）》将激光切割设备、激光焊接设备、激光热处理和熔覆设备作为战略性新兴产业中的智能制造装备产业的重点产品和服务列入指导目录。《产业结构调整指导目录（2019年本）》将激光切割和焊接设备列为鼓励类产业。2020年1月，科技部、发改委、教育部、中国科学院、自然科学基金委联合发布了《加强从0到1基础研究工作方案》，方案提出未来将重点支持人工智能、网络协同制造、3D打印和激光制造等一系列重大领域，推动关键核心技术突破。2021年3月，全国人大审议并通过《中华人民共和国国民经济和