激光設備是實現激光加工的工具,具有輸出能量集中、穩定的特點,能夠較好地處理傳統工藝方法較難處理的硬度大、熔點高的材料。2021年中國激光設備市場銷售收入822億元,較2020年增長17.43%。隨著疫情防控政策的調整和制造業的發展,預計2026年中國激光設備市場規模將達到1877.65億元。
一、激光技術的介紹
激光是指原子受激輻射產生的光,是一種能量密度高、方向性和單色性好的相于光輻射。激光的良好性能使其在工業、通信、醫學、軍事等領域具備較高的應用高價值,激光設備是實現激光加工的工具,具有輸出能量集中、穩定的特點,能夠較好地處理傳統工藝方法較難處理的硬度大、熔點高的材料。
常見的激光設備主要包括激光切割設備、激光打標設備、激光焊接設備、激光雕刻設備、激光快速成型設備,其它激光設備包括激光美容、激光醫療、激光顯示、激光照明、激光測量、激光熔覆、激光通信、激光微加工等。
激光的發明可以追溯到20世紀早期,在激光相關產業的發展過程中,歐美地區作為激光技術、激光設備的起源與發展的重要區域,在激光及激光產業領域具有領先地位,激光產品應用的技術先進程度、滲透優勢更為明顯,并涌現出一批知名的激光領域企業。
中國激光產業起步較晚,但著中國裝備制造業的迅猛發展,需求的迅速提升對生產效能、生產工藝提出了更高的要求,中國激光產業因而迎來了持續和健康的成長。激光技術是中國制造業轉型升級的關鍵支撐之一,政府大力支持激光設備發展。
二、中國激光設備市場分析
激光設備的下游應用領域非廣泛,涉及電子信息、裝備制造、通訊、交通設備、醫療設備、航空航天、石油管道、增材制造等諸多重要工業領域。激光技術是中國制造業轉型升級的關鍵支撐技術之一,因此中國政府歷來高度重視發展激光產業,已出臺多項政策支持激光設備及其核八部件激光器的發展。
優先發展以下高技術產業化重點領域:光集成和光電集成器件,半導體激光器件,光纖激光器件,高性能全固態激光器件;新型多功能激光治療設備;激光光譜儀等光譜分析儀器:性能穩定的大功率激光器及其晶體,大功率光纖激光器,大型軋激光表面強化設備,激光精密加工技術和設備,激光切割技術和設備,激光焊接技術和設備,激光熱處理和熔技術及設備,激光強化技術和裝備,激光復合加工技術和裝備,激光加工其礎裝置和系統,激光測量儀器和校準標準儀器。
1、中國激光設備市場競爭格局較分散,集中度較低
中國激光加工設備制造行業近年來得到了迅速發展,但與國際同行相比,還存在很大差距,目前行業集中度較低,整體競爭格局極為分散。
中國激光設備以工業加工切割、焊接、打標等為主,而這些設備的通用性較強,門檻較低,本土中小企業眾多,從而導致行業競爭較為激烈。
2、行業壁壘包括技術壁壘,人才壁壘、品牌與客戶資源壁壘
技術壁壘
激光設備制造業屬于技術密集型行業,涵蓋光學、電子技術、機械設計與制造、自動化控制、計算機軟件開發與數字圖像處理、精密光學設計視覺圖像處理、運動控制、光和材料作用機理等多學科領域,技術壁壘較高。此外,激光設備應用領域廣泛,且受經濟、行業等因素變化波動較大只有掌握多種激光設備生產技術和加工工藝的生產商才具有市場競爭力這也進一步抬高了行業進入門檻
人才壁壘
激光設備制造業屬學科交叉、知識密集型行業,對專業人才要求較高。雖然近年來中國已經逐步培養出了一批優秀的激光專業人才,但相較于歐美發達國家,中國激光產業化時間較短,具有產業經驗的技術及管理人員,尤其是高端人才仍較為緊缺。將一名初級從業人員培養成為一名資深的技術骨干需要較長的時間,這一較高的人才培養成本也提高了本行業的進入門檻。
品牌與客戶資源壁壘
激光加工設備的質量和效率直接影響到下游客戶的生產質量與效率因此客戶對供應商所能提供的激光設備的性能指標、設備的穩定性以及維修保養服務有著嚴格的要求。下游客戶對供應商品牌的認可是建立在雙方長時間合作的基礎之上的,下游的客戶更傾向于選擇在行業內具有良好的口碑、長期開展激光設備制造業務、設備售后服務完善的供應商。因此行業激光設備行業形成了較高的品牌和客戶資源壁壘。
三、激光加工優勢
激光加工優勢明顯,容易與工業機器人等進行自動化集成
激光加工是將激光聚焦于被加工物體上,使物體加熱、融化或氣化,從而達到加工目的。具有無接觸加工、效率高、降低材料損耗、加工范圍廣、易自動化集成等優勢。
激光加工具備較強經濟優勢,將加速替代傳統加工
以齒輪加工為例,傳統加工的成本為8.47元而12KW激光加工的成本僅1.62元激光加工經濟優勢明顯。
行業技術進步為激光設備在制造業大范圍應用提供條件
2021年,中國激光設備相關專利公開數量達到1269件,專利申請數量為761件。隨著激光技術在科學研究領域的不斷深入和在實踐中的應用,中國激光設備產業技術越來越成熟,這為激光設備推廣打下良好基礎。
終端應用市場發展帶動激光設備發展
各類制造企業采用激光加工設備后不僅可以提高產品質量及勞動生產率,降低生產成本,而且能夠增加產品技術含量改善產品外觀形象,增強產品的市場競爭能力。近年來,全球電子、微電子、光電子、通訊、光機電一體化系統等行業的發展,帶動了全球激光加工設備制造行業的迅速發展,同時中國新能源汽車、半導體和電子制造產業的發展,將使國內激光加工設備市場更具發展潛力。
四、激光技術未來發展
與歐美發達國家相比,中國激光技術起步并不晚,但是在激光先進技術應用及高端核心技術方面卻仍存在著不小的差距。作為產業轉型升級的核心技術,激光技術的應用領域將繼續作為國家重點支持領域。
1、向高功率、窄脈寬、短波長方向發展
在中國制造業轉型升級不斷深化的背景下,產品和零件加工逐漸趨向微型化、精密化,在精細微加工方面,超快激光在光伏、顯示、半導體、LED、5G電子等領域的鉆孔、刻線、劃槽、表面紋理化、表面改性、修整、清洗等環節發揮了不可替代的作用。激光技術也不斷向高功率、窄脈寬、短波長方向發展。
2、核心部件逐步實現國產化,降低對進口產品依賴度
激光器是激光設備的核心器件。受限于核心器件,中國中高功率激光器國產化尚有待提升。激光器核心器件包括泵浦源、激光脈沖調制器件等,由于泵浦源、激光脈沖調制器件等核心器件技術難度高,較長時間以來,中國激光器核心器件均依賴進口,制約著激光器國產化進程。
為了降低對進口產品、技術的依賴程度,降低高端原材料的價格,中游廠商加大自主研發力度,未來國產元器件、工藝替代進口產品、技術趨勢明顯。
在國家產業政策扶持和企業加大研發力度共同推動下,中國激光器行業發展迅速,以銳科激光、英諾激光、德龍激光為代表的國產激光器企業不斷突破技術封鎖,在紫外激光、超快激光和高功率激光等方面逐漸實現國產替代,市場占有率有望不斷提升。
3、產品應用領域不斷擴寬,推動先進制造也發展
隨著激光技術的不斷提高,激光器和激光加工設備的應用領域不斷擴展。激光加工技術是一種應用定向能量進行非接觸加工的新型加工技術,與傳統接觸式加工方式有本質區別,可與其他眾多技術融合、孕育出新興技術和產業,這將能夠在更多領域替代傳統機械加工。
近年來,激光器及激光加工設備在半導體,顯示、消費電子等精細微加工領域和航空發動機、火箭飛行器、汽車發動機等零部件結構高度復雜的尖端科技領域的應用逐漸增多,客觀上也給激光器及激光加工設備帶來了新的發展機遇。