全球激光市场现状及应用趋势分析报告!

全球激光市场现状及应⽤趋势分析报告!
激光器⽅⾯:我国激光器+激光设备⾏业⽬前合计的市场规模达到了658亿元(2019年),2013年⾏业仅为194
亿,2013-2019年经历长达7年的正增长。在激光切割⽅⾯,激光对于传统切割⽅式的渗透度约26.26%~30.65%,在激光切割设备中,⾼功率(1500W以上)占⽐仅为20.8%;在激光焊接⽅⾯,由于成本原因,激光焊接占焊接市场⽐例较⼩,⽬前更多地应⽤于汽车/电池/精密⾦属加⼯/光通讯等。
超快激光器成为近年来激光市场上最突出的增长点,2015-2019年复合增速为70.5%,⽽全球激光器市场2015-2019年复合增速仅为11%。2019 年国内从事超快激光器研发⽣产的企业超过25家,2019年市场空间达到24.5亿元,已成长为相当于国内光纤激光器收⼊体量30%的市场。
激光器+激光设备⾏业⽬前合计的市场规模达到了658亿元(2019年),2013年⾏业仅为194亿,2013-2019年经历长达7年的正增长。
激光加⼯⾏业:切割具备⼯业易耗品属性,拓宽新兴应⽤场景,把握具备竞争门槛的环节。
1.1 激光概念的厘清和分类:激光向低波长+⾼功率+超快⽅向延伸
按照波长来划分,连续光纤激光器⼀般属于近红外光;IPG指引激光器正在向低波长延伸。
光纤激光器,按照光的波长来划分,⼀般是从可见光到近红外光(500nm到1.5µm之间),其特点是:⾦属对该波长范围内的光吸收能⼒较强,近红外光适⽤于⾦属加⼯。
按照IPG年报指引,激光器正在向低波长延伸,半导体激光器、可见光激光器(蓝光、绿光等)及UV激光器等是其⽬
前主要拓展的产品。⽽传统的⼆氧化碳激光器、固体激光器(铒固体激光器、铥固体激光器等)则属于中红外、远红外波长范围。
按照⼯作⽅式来划分,光纤激光器⼜可划分为连续出光、脉冲出光,介于两者之间的为准连续激光。
连续激光器:出光是连续的,峰值功率达到120KW,主要应⽤在切割、弧焊、钎焊、打孔等等
半连续激光器(QCW):本质上还是脉冲出光,但是脉宽较长,峰值功率为23KW,主要应⽤在切割、弧焊、钎焊、打孔、⾦属淬⽕(提⾼⾦属延展性、降低直流电阻),尤其适合在点焊、缝焊以及钻孔应⽤领域替代灯泵浦YAG激光器。⽤途上跟连续激光器有⼀定重叠。
脉冲激光器⼜可划分为纳秒、⽪秒、飞秒脉冲激光器等。
纳秒激光器(脉宽较长):峰值功率为1MW,主要应⽤在薄板的划线、刻蚀,钻孔,表⾯处理,淬⽕,打标等。
纳秒激光器(脉宽较短,以下更适⽤于微观精加⼯):主要⽤在薄板的淬⽕、硅⽚/玻璃的切割等;
⽪秒激光器(脉宽达到⽪秒级别):峰值功率⼤于 10MW,主要⽤于打⿊、蓝宝⽯/玻璃切割,光伏 /OLED切割
飞秒激光器(脉宽达到飞秒级别):峰值功率⼤于 29MW,⾦属薄板切割、钻孔,⾼精度加⼯,眼科⼿术等。
在⼯业激光器中,光纤激光器成长性最好,固体激光器近两年有所增长,⽓体激光器逐步萎缩。
电冰箱保护器全球范围内,光纤激光器2009-2018年销售规模从1.69亿美元增长⾄26.03亿美元,按照当前汇率计算约为180亿元,期间CAGR为35.50%;光纤激光器在⼯业激光器中的占⽐从2009年的13.7%上升⾄51.5%。
固体激光器16-18年快速增长,从4.7亿美元增长⾄7.4亿美元左右,期间CAGR为25.5%,主要原因系超快固体激光器
增速较快。
在所有激光设备的下游⽤途中,⼯业加⼯为最主要应⽤⽅向,2019年⼯业加⼯在所有激光⽤途中的占⽐为40.6%;相较于2018年⽽⾔下降4.4pct。
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仪器仪表与传感(更多应⽤于检测)与科研军事⽤途成为增速相对较快的领域,其2019年分别占⽐为8.4%、12%,相较于2018年分别提⾼1.4%、5%。
在⼯业加⼯中,按照使⽤的成熟度划分,打标>切割>焊接>精密加⼯。
1.2 ⼯业激光整体规模及⾏业变动规律
我国激光器+激光设备⾏业⽬前合计的市场规模达到了658亿元(2019年),2013年⾏业仅为194亿,2013-2019年经历长达7年的正增长。
我们认为⼯业激光整体属于通⽤⾃动化范畴。从成长性来看,⼯业机器⼈(2013-2019年CAGR25.74%)>激光(CAGR22.54%)>注塑机(CAGR8.82%)>⾦属成形机床(CAGR为0)。但整体周期波动较为⼀致,2014、 2017年景⽓度相对较⾼,2015、2018、2019年景⽓度相对偏低。
1.3 连续激光市场:切割由成长⾛向成熟、但仍有望保持较快增速,焊接+其他⽤途接⼒
激光加⼯渗透度:从激光设备与切割焊接设备市场空间来看
根据我们的估算,我国冷切割设备存量约为16.62万台,热切割设备存量约为10万台;⽽根据中国激光产业发展报告(2019)及我们的估算,到2019年底我国切割⽤激光设备存量为7~8.16万台;不考虑
效率差异,激光对于传统切割⽅式的渗透度约26.26%~30.65%;⽽激光切割在中厚板场景下效率逊于等离⼦切割设备,因此实际渗透度可能低于上述估算值;由于在激光切割设备中,⾼功率(1500W以上)占⽐仅为20.8%,⾼功率对于传统中厚板切割⽅式的渗透度更低。
激光焊接成本较⾼,决定了其⾃上⽽下渗透
激光焊接代表企业联赢激光的设备单价:如果是成套设备(集成机器⼈、⾃动上下料等),设备单价是数⼗万到上百万不等;如果是激光焊接机,单价为20万以上;⽽传统焊机代表企业佳⼠科技、上海沪⼯设备单价:根据沪⼯招股说明书,其⼿动焊机单价为1300-1400元左右,⽓体保护焊机(更先进的产品)单价在3500-4000元左右;因⽽,激光焊接⽬前更多地应⽤于汽车/电池/精密⾦属加⼯/光通讯。
焊接市场空间⼤,激光焊接占⽐较⼩
内容审查程序焊接市场空间⼴阔,根据国家统计局数据,规模以上⾦属焊接切割⼚商年收⼊合计达到475.46亿(2019年);
⽽我国激光焊接市场⽬前的体量较⼩。参考中国激光产业发展报告2019,激光加⼯设备市场在2018年达到605 亿;参考strategies unlimited,2017年激光焊接占整体⼯业激光器应⽤的⽐例为16%。则估
算激光焊接设备的体量约为97亿元(由于激光焊接在国外汽车产业应⽤更为普遍,因⽽这⼀估算可能偏⾼)。
1.4 超快激光器:精密加⼯应⽤场景应运⽽⽣,快速增长的新兴市场
传统激光加⼯处理:起源于⼊射光⼦-受激电⼦-声⼦转化⽽成的热能,材料通过固态-液态-⽓态的三相热熔过程得到逐步去除,并且其中的热扩散过程会影响加⼯处理的质量。
与纳秒及毫秒激光器相⽐,超快激光器虽然整体功率更低,但由于其直接作⽤于材料分⼦震动的时间尺度,在真正意义上实现了 “冷加⼯”,因此加⼯精度⼤⼤提⾼。
上实现了 “冷加⼯”,因此加⼯精度⼤⼤提⾼。
超快激光器的应⽤范围需要厘清,总结⽽⾔,其尤其适合脆性⾮⾦属材料加⼯(由波长决定,超快⼀般为紫外等)以及⾦属薄⽚加⼯(超快也会有红外,⽬前成本较⾼)。
系统平台开发评估
激光焊接:超快激光器使普通激光难以焊接的特殊材料,如玻璃、陶瓷等实现焊接技术⾰新和突破。
举例,飞秒激光玻璃焊接:电⼦元器件之间的微连接为⼤难题,传统的胶⽔粘合虽然可以实现多种材料之间的连接,但其易⽼化、热解、易受热膨胀等缺点使得产品的可靠性难以保证;普通长脉冲激光
的能量不易被玻璃吸收⽽且热膨胀易使玻璃碎裂,并不适合微焊接玻璃等透明材料。超短脉冲激光与透明材料相互作⽤具有热效应⼩及⾮线性吸收的特点,⾮常适合透明材料的微焊接,其原理是将⾼强度的飞秒激光聚焦在两块透明玻璃材料的分界⾯处,界⾯处的玻璃经历熔化以及再凝结等过程,最终使得两块玻璃牢固的结合在⼀起。
激光切割:超快激光器不断挑战业界最⾼⽔准的切割效率,切割质量优于其他激光,满⾜更多潜在⾏业的应⽤需求。屋顶花园排水>光通量测试
举例:全⾯屏切割:传统切割⽅法的机械⼑轮在异形切割时开始暴露出切割速度慢、精度低、存在较⼤⽑边损伤等问题,激光切割在上述⽅⾯优势明显,但仍然存在⼀定热影响,超快激光器的激光脉宽进⼀步缩短,可以使⽤更⼩的能量将玻璃切开,从⽽对玻璃损伤更⼩。其他切割:⾯板制造中OLED偏光⽚的切割、LED晶⽚切割等。
其他激光微加⼯:蓝宝⽯和陶瓷是普遍应⽤于微加⼯技术和精细加⼯的材料,然后由于其质地坚硬,对热敏感,传统制造⼯艺很难完成,需要通过超快激光器进⾏微加⼯处理。
蓝宝⽯凹槽铣削:蓝宝⽯是地球上仅此于钻⽯第⼆坚硬的材料,很难⽤机械的⽅法来加⼯,需要⽤激光器来切割蓝宝⽯。
陶瓷加⼯:陶瓷材料塑性变⼩、材料脆性⼤、易产⽣裂纹,扩展⾄脆性断裂,所以在切削加⼯过程中会造成崩豁现象,甚⾄于整个⼯件报废。通过超快激光器可以完成陶瓷加⼯精细化处理,减少裂纹产⽣。
光伏电池图案蚀刻:超快激光在光伏电池的制造中应⽤空间⼴阔。例如在CIGS薄膜电池的制造中,超快激光可替代原有的机械划线⼯艺,显著改善划线质量,尤其是对于P2、P3划线环节,可以做到⼏乎没有崩边现象,也没有裂纹和残余应⼒。
飞秒激光⾦属箔切割:飞秒激光切割机是指采⽤脉冲激光时间为飞秒段的超快激光,其加⼯特性在于对材料的热影响⼩,与材料作⽤时间超短,在某些材料上低于材料分⼦间的布朗运动时间,因此热影响超⼩,也就不会造成超薄⾦属材料变形、产⽣⽑刺、颗粒粉尘等。
激光⾦属蚀刻,打标:相⽐普通激光器,超快激光器可以进⾏更精准的蚀刻及标记,更耐腐蚀。
激光表⾯处理:激光表⾯处理是⼀种烧蚀过程,在该过程中,材料表⾯吸收聚焦的激光能量来实现良好的修复、修饰效果。主要应⽤包括去除⾦属、玻璃和复合板上的油漆、粘合剂、氧化物、油污和脱模等。
航空领域:
为提⾼涡轮叶⽚的性能和使⽤寿命,进⽽提⾼发动机的性能,需要采⽤⽓膜冷却技术,这对⽓膜孔加⼯技术提出了极⾼的要求,2018年西安光机所开发出国内最⾼单脉冲能量的26⽡⼯业级飞秒光纤激光器,并研制出系列化超快激光极端制造装备,实现了航空发动机涡轮叶⽚⽓膜孔的“冷加⼯”突破,填补了国内空⽩,这种加⼯⽅法较电⽕花加⼯等⽅法精度更⾼,成品率⼤⼤提升。
超快激光还可应⽤于纤维增强复合材料的精密加⼯,加⼯精度的提升,有助于碳纤维等复合材料在航空航天等⾼端领域的应⽤拓展。
医疗领域:
飞秒激光视⼒矫正:在众多的近视矫正术中,全飞秒激光⼿术已经成为主流近视眼的⽅法,与传统的准分⼦激光⼿术相⽐,全飞秒激光⼿术具有⼿术准确度⾼、⽆明显疼痛感、术后视觉效果好等优势。
⼼脏⽀架切割:由于⼼脏⽀架壁管极薄,通常采⽤激光加⼯代替常规的机械加⼯。但是,使⽤普通激光通过烧蚀融化来加⼯,这样加⼯的⼼脏⽀架存在⽑刺多、切槽宽度不统⼀、表⾯烧蚀严重、筋宽不均匀等⼀系列问题。近年来,国外企业已经开始采⽤飞秒激光进⾏⽀架切割。
在医疗美容⽅⾯,超快激光可⽤于去除⾊素和原⽣痣、去除纹⾝等,也可以⽤来改善肌肤的衰⽼情况。
2019年全球激光器产业市场规模:2019年全球激光器销售额为147.3亿美元,相⽐2018年的137.6 亿美元销售额同⽐增长9.9个百分点。中美贸易战得到⼀定程度缓和,激光产品进出⼝表现出复出迹象。2019年激光器在科研和军事市场持续扩张,增长率达到21%以上。
中国激光产业市场规模:2019年中国激光器市场虽然有所增长但与前两年相⽐增速开始放缓。⼯业、信息、商业、医学和科研领域的激光设备市场销售总收⼊为658亿元,较2018年同⽐增长了8.8个百分点。
超快激光器成为近年来激光市场上最突出的增长点,2015-2019年复合增速为70.5%,⽽全球激光器市场2015-2019年复合增速仅为11%。2019年国内从事超快激光器研发⽣产的企业超过25家, 2019年市场空间达到24.5亿元,已成长为相当于国内光纤激光器收⼊体量30%的市场。
激光产业链长、市场规模⼤,因⽽有⼤量的上市、⾮上市企业。

本文发布于:2024-09-22 10:33:07,感谢您对本站的认可!

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