智能制造生產(chǎn)線行業(yè)發(fā)展基本情況

智能制造生產(chǎn)線行業(yè)發(fā)展基本情況激光加工設(shè)備行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢總體上看，我國激光加工設(shè)備行業(yè)近年來發(fā)展迅速，但在核心技術(shù)水平及應(yīng)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(shù)之一，國家高度重視并大力支持激光加工技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，并為進一步擴大應(yīng)用范圍提供政策引導(dǎo)，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(shè)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(shè)備的核心部件，而激光器核心器件包括泵浦源、光學(xué)諧振腔等，由于其技術(shù)壁壘較高，導(dǎo)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(yù)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(yù)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(yù)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(yù)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(shù)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(shù)差距的進一步縮小，預(yù)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(lǐng)域的國內(nèi)外品牌競爭將愈演愈烈，激光設(shè)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(shè)備行業(yè)下游應(yīng)用領(lǐng)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(shù)的進步及對傳統(tǒng)加工工藝的替代，近年來激光加工設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域快速拓展，國內(nèi)激光加工設(shè)備市場迎來高速增長期。目前，激光加工設(shè)備廣泛應(yīng)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(lǐng)域，汽車、工程機械、航空航天器等領(lǐng)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(lǐng)域，激光加工覆蓋半導(dǎo)體、LED、OLED、液晶顯示等領(lǐng)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(lǐng)域替代傳統(tǒng)加工設(shè)備，一方面其廣泛應(yīng)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(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展亦促進了激光加工技術(shù)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(shè)備行業(yè)市場規(guī)模達到821億元，預(yù)計2022年國內(nèi)激光加工設(shè)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(fù)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(shù)不斷發(fā)展成熟，各行業(yè)對激光加工設(shè)備的需求將不斷增長，激光加工設(shè)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(shù)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(shè)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(shè)備日趨數(shù)字化智能化當(dāng)前全球已步入數(shù)字經(jīng)濟時代，隨著信息技術(shù)發(fā)展和跨領(lǐng)域應(yīng)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(shè)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(shù)與激光加工技術(shù)，可實現(xiàn)生產(chǎn)計劃管理、設(shè)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(shè)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(shù)與激光加工技術(shù)進一步結(jié)合，激光加工設(shè)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(shù)與數(shù)控技術(shù)的融合還可使激光加工設(shè)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(shè)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(zhǔn)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(shè)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(shè)備領(lǐng)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(shè)備涌現(xiàn)并應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各領(lǐng)域，推動制造業(yè)向著智能制造方向發(fā)展。（四）激光加工設(shè)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(yīng)用場景和個性化加工需求日趨增多，要求激光加工設(shè)備具備更廣闊的適用領(lǐng)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(wù)中，功能單一的激光加工整機設(shè)備已逐漸無法滿足制造業(yè)企業(yè)精密、復(fù)雜工件的加工需要，因此，采用產(chǎn)線集成化設(shè)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(shè)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(biāo)、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(yù)計集成化、柔性化將成為未來激光加工設(shè)備行業(yè)新的發(fā)展方向和機遇。（五）激光加工設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展隨著激光技術(shù)的持續(xù)進步，激光加工設(shè)備的應(yīng)用場景不斷拓展。面對不同領(lǐng)域日新月異的加工需求，激光加工技術(shù)還可與其他眾多技術(shù)融合，進而孕育出新興技術(shù)和產(chǎn)業(yè)。近年來，激光加工技術(shù)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(lǐng)域，未來廣闊的發(fā)展空間為激光加工設(shè)備提供了廣闊的發(fā)展機遇。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機械部件（包括機械密封件、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)化不僅會改變材料的表面形態(tài)，而且通常會賦予表面一些新的功能和特性，尤其是光學(xué)、機械、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，吸收率可以擴展到2．5mm。在銅表面上通過ps激光誘導(dǎo)的微/納米結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)從UV到MIR的整個波長范圍內(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、檢測器、傳感器、場發(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收入的一半以上，全球增材制造市場預(yù)計在2019年為7．74億美元，預(yù)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(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影響工藝條件的變量，因此僅通過試驗來確定所得力學(xué)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(yù)測性過程模型的嘗試。AM的預(yù)測模型可以大致分為三類：AM過程熱模型、微結(jié)構(gòu)預(yù)測模型和力學(xué)性能預(yù)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(xué)的建模或數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法來建立過程-微結(jié)構(gòu)-屬性關(guān)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?fù)湓O(shè)計，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)計和材料，從而加速AM在制造業(yè)的應(yīng)用。激光加工設(shè)備細(xì)分行業(yè)發(fā)展趨勢（一）激光切割簡介及應(yīng)用1、激光切割技術(shù)概述激光切割技術(shù)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(shè)備行業(yè)市場規(guī)模達到821億元，其中激光切割設(shè)備為激光加工技術(shù)的第一大應(yīng)用領(lǐng)域，市場規(guī)模達280．1億元，占比高達34%。預(yù)計2022年國內(nèi)激光加工設(shè)備行業(yè)市場規(guī)模將達到876億元，其中激光切割設(shè)備行業(yè)市場規(guī)模預(yù)計將達到300億元。在材料加工領(lǐng)域，切割是不可或缺的重要工藝之一。過去由于激光加工設(shè)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(shè)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(lǐng)域獲得廣泛的運用。在汽車零部件行業(yè)，激光切割設(shè)備可應(yīng)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(shè)備可應(yīng)用于碳鋼、中厚板或超厚板切割、鈑金件預(yù)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(shè)備可應(yīng)用于板材和管材下料、制孔、打標(biāo)識、開坡口等生產(chǎn)工序。幾乎在所有需要材料切割的領(lǐng)域，激光切割均可以滿足相應(yīng)需求，下游應(yīng)用行業(yè)廣泛。（二）激光焊接簡介及應(yīng)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(xué)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(dǎo)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(lǐng)域應(yīng)用的崛起，國內(nèi)激光焊接設(shè)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(dǎo)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(shè)備在各行業(yè)滲透率不斷提高。2021年中國激光焊接成套設(shè)備市場銷售收入為66．5億元，同比增長29．9%，預(yù)計2022年將突破80億元。在汽車零部件行業(yè)，激光焊接設(shè)備已廣泛應(yīng)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(shè)備可應(yīng)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(shè)備的應(yīng)用場景主要包括塔角焊接、結(jié)構(gòu)件焊接等。激光焊接設(shè)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(yīng)用1、激光熔覆技術(shù)概述激光熔覆技術(shù)，又稱激光增材制造技術(shù)，是一種以激光為能量源的增材制造技術(shù)，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(fù)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(shù)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(fù)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(shù)所應(yīng)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(lǐng)域中高性能復(fù)雜構(gòu)建和生物制造領(lǐng)域中多孔復(fù)雜結(jié)構(gòu)制造具有顯著優(yōu)勢。2、激光熔覆行業(yè)市場