產(chǎn)業(yè)鏈配套日益完善激光加工設(shè)備行業(yè)市場(chǎng)廣闊規(guī)模效應(yīng)凸顯分析

產(chǎn)業(yè)鏈配套日益完善激光加工設(shè)備行業(yè)市場(chǎng)廣闊規(guī)模效應(yīng)凸顯分析產(chǎn)業(yè)鏈配套日益完善激光加工設(shè)備行業(yè)市場(chǎng)廣闊規(guī)模效應(yīng)凸顯我國珠三角地區(qū)長三角地區(qū)華北地區(qū)以及長江中下游地區(qū)已逐步發(fā)展為全球重要的激光產(chǎn)業(yè)基地，廣泛分布著激光上下游企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)和制造業(yè)客戶集群，已逐步發(fā)展并形成覆蓋光學(xué)原材料、激光光學(xué)器件、激光器、激光數(shù)控系統(tǒng)以及激光加工設(shè)備等環(huán)節(jié)的完整產(chǎn)業(yè)鏈條。同時(shí)區(qū)域區(qū)位優(yōu)勢(shì)凸顯，具備良好的陸路、水路和航空交通條件，原材料和產(chǎn)成品進(jìn)出便捷高效。激光加工技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀激光是20世紀(jì)的一項(xiàng)重大科學(xué)技術(shù)發(fā)明，與原子能、半導(dǎo)體和計(jì)算機(jī)一樣著名。具有亮度高、方向性強(qiáng)、單色性好、相干性好的特點(diǎn)，被稱為最快的刀最準(zhǔn)的尺最亮的光。在過去的60年中，與激光有關(guān)的研究獲得了許多諾貝爾獎(jiǎng)，充分證明了激光技術(shù)在促進(jìn)尖端科學(xué)研究和促進(jìn)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步方面的顯著作用。激光與相關(guān)技術(shù)的融合形成了激光制造，為人類改變世界提供了嶄新的工具。激光制造技術(shù)具有易操作、非接觸、高柔性、高效率、高質(zhì)量和節(jié)能環(huán)保等突出優(yōu)勢(shì)，是切割、焊接、表面處理、高性能復(fù)雜構(gòu)件制造和精密制造的主流手段，被譽(yù)為萬能加工工具和未來制造系統(tǒng)通用的加工手段，帶動(dòng)了先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展，對(duì)工業(yè)智能化進(jìn)程產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。激光技術(shù)是一種具有極強(qiáng)的滲透性和加工性的使能技術(shù)。激光技術(shù)支持的經(jīng)濟(jì)規(guī)模遠(yuǎn)大于其自身的經(jīng)濟(jì)規(guī)模。2010年美國研究報(bào)告指出，2009—2010年，美國電信、電子商務(wù)和信息技術(shù)的總價(jià)值為4萬億美元，其中激光器本身的價(jià)值僅為32億美元。因此，激光技術(shù)產(chǎn)品在經(jīng)濟(jì)體系中的重要性遠(yuǎn)超過了產(chǎn)品本身的價(jià)值規(guī)模。近年來，中國的激光加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，國際競爭力迅速提高。眾多激光企業(yè)已遍布華東、華南、華北、東北、華中及西部地區(qū)。據(jù)《2019中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》統(tǒng)計(jì)，我國在26個(gè)城市已有激光產(chǎn)業(yè)基地（園區(qū)）37個(gè)，2011—2018年，激光設(shè)備的銷售收入提高了5倍多，涌現(xiàn)了一批有世界競爭力的激光企業(yè)。經(jīng)過多年的努力，中國的激光公司已經(jīng)在低端激光行業(yè)樹立了堅(jiān)實(shí)的立足點(diǎn)，但離高端技術(shù)行業(yè)和高端核心組件的世界先進(jìn)水平仍有較大差距。在產(chǎn)品方面，跟隨型產(chǎn)品居多，原創(chuàng)或首創(chuàng)性的高端產(chǎn)品相對(duì)較少。我國激光技術(shù)科研主要力量集中在科研院所和高等學(xué)校，而企業(yè)相對(duì)薄弱。目前，在我國與激光相關(guān)的30個(gè)國家級(jí)研究平臺(tái)中，僅存精密超精密加工國家工程研究中心和國家半導(dǎo)體泵浦激光工程技術(shù)研究中心，其他28個(gè)均依托科研院所和高校建設(shè)。高校和科研院所承擔(dān)了大部分國家計(jì)劃的激光科研項(xiàng)目，而企業(yè)承擔(dān)的只占很小的比例。在過去的10年中，我國的激光制造已成為先進(jìn)制造業(yè)中增長最快的領(lǐng)域之一，形成了一定特色，某些技術(shù)已達(dá)到國際領(lǐng)先水平。激光加工設(shè)備在促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)改造中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。一群激光加工設(shè)備企業(yè)依靠創(chuàng)新的加工技術(shù)和卓越的設(shè)備質(zhì)量在新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換市場(chǎng)中找到足夠的訂單來快速增長。此外，一些制造公司已經(jīng)嘗到了升級(jí)和發(fā)展的甜頭，已不滿足于國內(nèi)垂直整合，而在積極探索跨國并購國外優(yōu)質(zhì)激光企業(yè)資源，并計(jì)劃進(jìn)入精密加工領(lǐng)域。在過去的10年中，激光加工站一直是設(shè)備企業(yè)提供外延服務(wù)的重要觸角，通過開展陣地服務(wù)，及時(shí)滿足各類加工需求，增強(qiáng)客戶黏度。如今，越來越多集多功能于一體的大型設(shè)備已被開發(fā)并應(yīng)用于軌道交通、航空航天、船舶制造等行業(yè)。預(yù)計(jì)到2020年，基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的各類云制造平臺(tái)將逐漸釋放價(jià)值，激光加工站將在云制造平臺(tái)的支持下發(fā)揮出更大的功用，并沿著一帶一路走進(jìn)東南亞、中東、南美等多個(gè)地區(qū)。在經(jīng)歷了2017—2018年的快速增長之后，中國的激光市場(chǎng)在2019年進(jìn)入了一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)期。2019年中國工業(yè)激光市場(chǎng)的發(fā)展開始影響全球工業(yè)激光經(jīng)營收入。一方面，日益激烈的價(jià)格競爭導(dǎo)致光纖激光器和超快激光器的價(jià)格急劇下降，但國產(chǎn)設(shè)備的質(zhì)量、技術(shù)和服務(wù)在競爭中逐步得到改善，國產(chǎn)激光產(chǎn)品的興起正在逐步取代進(jìn)口激光產(chǎn)品；另一方面，激光技術(shù)的應(yīng)用比許多傳統(tǒng)制造技術(shù)更具成本效益，從而使激光應(yīng)用迅速普及。2019年激光設(shè)備（含進(jìn)口）市場(chǎng)銷售總收入為658億元，比2018年增長8．8%。受全球經(jīng)濟(jì)走勢(shì)不確定的影響，預(yù)計(jì)2020年中國激光設(shè)備市場(chǎng)整體銷售收入將受到很大影響。2019年，國內(nèi)共有規(guī)模以上激光企業(yè)超過150家，其中半數(shù)以上的企業(yè)集中在激光加工和激光器相關(guān)領(lǐng)域。新的激光光源（如藍(lán)光半導(dǎo)體激光器和高功率超快激光器）和新的激光加工技術(shù)（如金屬泡沫的激光成形和非常規(guī)激光微加工）的不斷涌現(xiàn)，給激光加工行業(yè)帶來了極好的發(fā)展前景。以下對(duì)一些新型激光器和激光加工技術(shù)作簡單介紹。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(guān)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(chǎng)收入的一半以上，全球增材制造市場(chǎng)預(yù)計(jì)在2019年為7．74億美元，預(yù)計(jì)到2024年將達(dá)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(gè)非常重要的應(yīng)用領(lǐng)域。使用增材制造（尤其是金屬制造）的關(guān)鍵要求之一是獲得所需的力學(xué)性能。由于增材制造涉及許多會(huì)影響工藝條件的變量，因此僅通過試驗(yàn)來確定所得力學(xué)性能的嘗試可能既耗時(shí)又昂貴。為了減輕這個(gè)問題并獲得對(duì)過程的深入了解，已經(jīng)進(jìn)行了許多開發(fā)預(yù)測(cè)性過程模型的嘗試。AM的預(yù)測(cè)模型可以大致分為三類：AM過程熱模型、微結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)模型和力學(xué)性能預(yù)測(cè)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(jì)上可行的工業(yè)制造工藝。但與此同時(shí)，它也提供了前所未有的機(jī)會(huì)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(xiàng)重大挑戰(zhàn)是通過基于物理學(xué)的建?；驍?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法來建立過程-微結(jié)構(gòu)-屬性關(guān)系，以促進(jìn)增材制造零件的鑒定過程。此外，必須同時(shí)開發(fā)可靠的過程中監(jiān)視方法。激光金屬AM提供的新機(jī)會(huì)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?fù)湓O(shè)計(jì)，幾何形狀復(fù)雜的零件（例如：熱交換器），新型材料的合成，需要跨學(xué)科的人們共同努力，以產(chǎn)生新的設(shè)計(jì)和材料，從而加速AM在制造業(yè)的應(yīng)用。光纖激光器行業(yè)發(fā)展2019年光纖激光器市場(chǎng)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(chǎng)銷售總額超過82．6億元。從我國光纖激光器市場(chǎng)來看，國產(chǎn)光纖激光器逐步實(shí)現(xiàn)由依賴進(jìn)口向自主研發(fā)、替代進(jìn)口到出口的轉(zhuǎn)變。隨著國內(nèi)光纖激光器企業(yè)綜合實(shí)力的增強(qiáng)，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(chǎng)從2015年的40．7億元增長到2019年的82．6億元，預(yù)計(jì)2020年會(huì)小幅增長到85．6億元。隨著光纖激光器市場(chǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)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(jìn)而使得激光器的成本逐漸下降。激光器的價(jià)格戰(zhàn)也出現(xiàn)了階段性的變化，價(jià)格競爭主戰(zhàn)場(chǎng)從1~3kW產(chǎn)品段轉(zhuǎn)移至6~40kW產(chǎn)品段。激光表面紋理化行業(yè)發(fā)展激光表面紋理化是一種表面工程工藝。該工藝使用激光在材料表面上創(chuàng)建周期性的微結(jié)構(gòu)，以誘導(dǎo)針對(duì)各種應(yīng)用的所需表面特性。在20世紀(jì)90年代早期的激光表面紋理化研究中，使用激光產(chǎn)生了圖案化的微凹坑，并研究了帶紋理的表面對(duì)機(jī)械部件（包括機(jī)械密封件、活塞環(huán)和推力軸承）的摩擦學(xué)性能的影響。從那時(shí)起，隨著激光技術(shù)的飛速發(fā)展，該領(lǐng)域也得到了迅速的發(fā)展，并且已經(jīng)出現(xiàn)了超出摩擦學(xué)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。激光表面結(jié)構(gòu)化不僅會(huì)改變材料的表面形態(tài)，而且通常會(huì)賦予表面一些新的功能和特性，尤其是光學(xué)、機(jī)械、潤濕性和化學(xué)特性。飛秒激光織構(gòu)的覆蓋有微尖峰的硅（通常稱為黑硅）是在可見光范圍內(nèi)顯示出近100%吸收率的早期發(fā)現(xiàn)之一，當(dāng)在SF6氣體環(huán)境中處理時(shí)，吸收率可以擴(kuò)展到2．5mm。在銅表面上通過ps激光誘導(dǎo)的微/納米結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)從UV到MIR的整個(gè)波長范圍內(nèi)的可調(diào)反射率。由飛秒激光產(chǎn)生的微尺度珊瑚狀表面結(jié)構(gòu)，NiTi合金的熱輻射顯著提高到了約100%。表面織構(gòu)化的硅和金屬具有廣泛的潛在應(yīng)用，包括太陽能電池、檢測(cè)器、傳感器、場(chǎng)發(fā)射設(shè)備、等離激元、寬帶熱源及輻射傳熱設(shè)備等。激光表面紋理化也已用于修改和控制材料的潤濕性。摩擦學(xué)應(yīng)用中的激光表面紋理化已成為20多年來人們關(guān)注的領(lǐng)域。實(shí)踐證明，具有數(shù)十或數(shù)百微米大小的微孔或微槽的飛秒激光紋理表面在干燥、潤滑高溫和高壓條件下加工應(yīng)用中，均可有效減少摩擦和磨損。激光沖擊噴丸行業(yè)發(fā)展激光沖擊噴丸是一種新興的噴丸技術(shù)，它將殘余壓縮應(yīng)力引入金屬表面以改善疲勞和腐蝕性能。與在過去60年中被廣泛使用的傳統(tǒng)噴丸處理相比，激光沖擊噴丸可以產(chǎn)生更深的等離子體變形深度和更高的殘余應(yīng)力，而不會(huì)留下粗糙的表面。這種更深、更高的壓縮殘余應(yīng)力又導(dǎo)致更長的疲勞壽命。此外，還可以提供更高的耐蝕性。激光噴丸技術(shù)最早是在20世紀(jì)60年代初發(fā)現(xiàn)和研究的，在美國巴特爾實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了原型設(shè)備的初步可行性研究。然而，由于缺乏可靠的、高重復(fù)率和高平均激光功率，因此長期沒有被商業(yè)化應(yīng)用。為了減輕飛機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇葉片前緣上的異物損壞，GE飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)公司（俄亥俄州辛辛那提市）于1997年開發(fā)了第一個(gè)商業(yè)應(yīng)用程序。關(guān)于激光沖擊噴丸的研究可分為基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究。前者主要涉及對(duì)過程中基本物理學(xué)的理解，后者則是在不同參數(shù)和配置下進(jìn)行激光沖擊噴丸的案例研究，并將其應(yīng)用于不同的材料。在要求提高工程部件疲勞壽命的應(yīng)用中，激光沖擊噴丸處理是至關(guān)重要的過程。激光清洗行業(yè)發(fā)展我國激光清洗技術(shù)的研究和設(shè)備開發(fā)起步較晚，早期發(fā)展基本上是跟蹤國外技術(shù)。近兩年來，隨著國家環(huán)保政策的不斷收緊以及人們對(duì)環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)，激光清洗行業(yè)逐漸走向上升通道，在機(jī)械、石化、公路運(yùn)輸、印刷、電子電路及核工業(yè)等行業(yè)持續(xù)發(fā)力。激光清洗行業(yè)還在不斷擴(kuò)大應(yīng)用范圍，已經(jīng)滲透到航空公司飛機(jī)維保領(lǐng)域。以中國南方航空為例，采取激光清洗手段每清洗一架空客A320客機(jī)，平均節(jié)省維護(hù)成本約40萬元。當(dāng)前，國內(nèi)銷售收入過千萬的激光清洗企業(yè)已經(jīng)不下30家，少數(shù)幾家已經(jīng)逼近5000萬元的年銷售收入。預(yù)計(jì)2020年整個(gè)行業(yè)將會(huì)進(jìn)一步爆發(fā)，年?duì)I收增幅有望超過30%。超快激光也是近年來激光市場(chǎng)最突出的增長點(diǎn)，其增速數(shù)倍于激光行業(yè)的整體增速。2019年國內(nèi)從事超快激光器研發(fā)生產(chǎn)的企業(yè)超過25家，預(yù)計(jì)2020年國內(nèi)超快激光器市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到25億元。超快激光器市場(chǎng)在脆性材料加工市場(chǎng)取得了穩(wěn)步增長。諸如手機(jī)屏異形切割、手機(jī)攝像頭藍(lán)寶石蓋板切割、特殊材料標(biāo)記、隱形二維碼打標(biāo)、高性能FPC切割、OLED材料切割打孔，以及太陽能PERC電池加工等領(lǐng)域訂單需求不斷。國內(nèi)超快激光器生產(chǎn)企業(yè)也逐漸找到了自己的細(xì)分賽道。隨著5G通信技術(shù)走向成熟，2020年消費(fèi)電子市場(chǎng)有望迎來一波換機(jī)熱潮。近兩年，國內(nèi)面板廠商持續(xù)加碼柔性屏幕生產(chǎn)線，為下一代手機(jī)提供新型顯示方案。然而，適用柔性AMOLED材料加工的激光微加工設(shè)備中，絕大多數(shù)的超快激光器仍依賴進(jìn)口。隨著更多柔性屏幕產(chǎn)線投產(chǎn)和成規(guī)模出貨，巨大的潛在市場(chǎng)將有效推動(dòng)國內(nèi)超快激光器企業(yè)和下游設(shè)備企業(yè)奮發(fā)圖強(qiáng)，從而彌補(bǔ)產(chǎn)業(yè)鏈條缺少國產(chǎn)設(shè)備的短板。水中的激光微加工是將要加工的工件表面置于水下，并且因施加水而導(dǎo)致加工質(zhì)量的提高。水射流引導(dǎo)的激光微加工，其中水射流可以幫助引導(dǎo)激光束，增加工作距離，減少污染并產(chǎn)生冷卻效果。助水密激光微加工（UWLM）是近年來一種新的加工技術(shù)，該技術(shù)除了對(duì)要加工的表面區(qū)域進(jìn)行水密化外，還應(yīng)用了超聲波引起超聲空化并激勵(lì)水產(chǎn)生有益的效果，例如原位超聲清潔，以改善加工過程。在實(shí)驗(yàn)室條件下，發(fā)現(xiàn)在ns入射激光脈沖相似的情況下，與在空氣中進(jìn)行激光微加工相比，UWLM產(chǎn)生的碎屑沉積要少得多，并且每個(gè)脈沖的燒蝕深度比沒有超聲的水中要高幾倍。還有一種超聲波輔助加工工藝，超聲振動(dòng)輔助激光加工是指將要加工的工件表面進(jìn)行超聲振動(dòng)，而不是將其浸入水中的過程。它與