2019年中國激光器市場分析、在材料加工領(lǐng)域的應(yīng)用情況概述及未來發(fā)展前景分析[圖]

    全球激光器銷售收入穩(wěn)步上升，光纖激光器收入貢獻最大。2018年全球各類工業(yè)激光器的銷售收入獲得持續(xù)增長，由2017年的48.55億美元增至50.58億美元，2019年預(yù)計收入可達51.61億美元；其中，光纖激光器2018年收入增長了6%，達到26.03億美元，2019年預(yù)計收入可達27.46億美元，繼續(xù)成為收入貢獻最大的一類激光器。

    全球各類激光器銷售收入/百萬美元

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    激光/光學裝備主要由光學系統(tǒng)、機械系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)組成，按功能劃分主要包括焊接機、打標機、切割機和用于各類特殊材料加工的行業(yè)專用設(shè)備。激光/光學裝備的應(yīng)用領(lǐng)域非常

    廣泛，主要包括材料加工與檢測、通信、科研和軍事、醫(yī)療和美容、儀器儀表和傳感器、光學存儲、顯示、打印等領(lǐng)域。2018年，全球激光行業(yè)來自材料加工和光刻市場的激光產(chǎn)品銷售收入為61.62億美元，為最大的細分市場；通信和光存儲市場的激光產(chǎn)品銷售收入為38.20億美元，排第二位；接下來依次是科研和軍用市場12.79億美元、醫(yī)療和美容市場10.28億美元、儀器儀表和傳感器市場10.19億美元，以及娛樂、顯示和打印市場的4.46億美元，合計總收入為137.54億美元。

    2018年全球激光應(yīng)用產(chǎn)品市場分布（單位：億美元）

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    激光裝備市場需求轉(zhuǎn)向中國，通信半導(dǎo)體加工和精密儀器檢測成為激光裝備發(fā)展重點領(lǐng)域。近年來，全球商用激光銷售重心轉(zhuǎn)移到亞洲，2017年中國在激光加工領(lǐng)域的裝機量已占據(jù)全球裝機總量的45%，2017年度，中國中功率激光切割機、焊接機等激光加工裝備裝機量逾兩萬臺。2011年以來，我國激光加工行業(yè)的市場規(guī)模持續(xù)增長，到2017年已達到495億元，年均增速超過10%。在國內(nèi)，通信半導(dǎo)體、精密電子與機械材料加工、精密儀器檢測是激光/光學智能裝備應(yīng)用的重點領(lǐng)域，其中國內(nèi)半導(dǎo)體市場體量較大、增速較高，其規(guī)模在2017年已超過7200億元人民幣，且在2000年~2015年的16年中均保持較高增長。受益于下游消費電子精密化加工、半導(dǎo)體先進封裝趨勢以及汽車電子零部件制造業(yè)的發(fā)展，我國激光加工設(shè)備規(guī)模保持穩(wěn)定增長。

    激光行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

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    激光器在材料加工領(lǐng)域的應(yīng)用情況概述

    在材料加工領(lǐng)域，工業(yè)激光器按功能分類，主要可分為切割、焊接、打標、半導(dǎo)體、精加工等細分領(lǐng)域。其中，切割（2017年占比35%）、金屬焊接

    （16%）和打標（15%）是最重要的三個細分領(lǐng)域。

    按功率大小分類，激光器市場可分為高功率的宏觀材料加工市場，以及中小功率的微加工和打標市場，其中高功率激光器的市場規(guī)模最大。在整個工業(yè)激光器中，打標、微加工（除了打標外所有功率小于1000W的應(yīng)用）和宏觀材料加工（所有功率大于1000W的應(yīng)用）市場2017年分別達到了6.45億美元、13.65億美元和23.04億美元，占比分別為15%、32%和53%。其中微加工領(lǐng)域可進一步細分為半導(dǎo)體/顯示器（2017年占微加工比例43%）、精細金屬加工（27%）、非金屬加工（18%）、太陽能/其它（7%）、增材制造（5%）；宏觀材料加工領(lǐng)域可進一步細分為金屬切割（2017年占宏觀材料加工比例66%）、焊接/釬焊（31%）、增材制造/熔覆（4%）。

    2017年全球材料加工領(lǐng)域激光器應(yīng)用情況

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    工業(yè)激光器按應(yīng)用分類的營收情況

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    激光微加工應(yīng)用領(lǐng)域的營收（按領(lǐng)域分類）

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    高功率激光加工應(yīng)用的營收（按領(lǐng)域分類）

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    展望未來，我們認為在工業(yè)領(lǐng)域，以高功率光纖激光器為代表的激光器市場將進一步迎來快速成長，具體而言：在切割領(lǐng)域，尤其是高功率切割領(lǐng)域，隨著光纖激光器的切割功率和厚度的不斷提升，將搶占傳統(tǒng)切割如等離子切割的市場份額。在高功率焊接領(lǐng)域，激光焊接將憑借其優(yōu)良特性進一步替代傳統(tǒng)焊接如氬弧焊市場，在汽車領(lǐng)域應(yīng)用的滲透率進一步向國外趨近，同時疊加下游新能源汽車帶動的動力電池等市場的發(fā)展，焊接市場將成為繼切割市場之后的下一個成長市場。在其他領(lǐng)域，中小功率微加工和打標領(lǐng)域的各類激光器將持續(xù)受益于整體市場的穩(wěn)步增長。增材制造將成為激光器的下一個潛在增長點。

    切割領(lǐng)域：高功率激光器將占據(jù)其他傳統(tǒng)切割方式的市場份額

    在切割領(lǐng)域，目前常用的切割技術(shù)有激光切割、火焰切割、等離子切割、水切割、線切割等。對比不同的切割方式，可以看出激光切割相比其他的幾種切割方式，具備更加優(yōu)良的性質(zhì)、較好的切割效果和較高的生產(chǎn)效率。因此激光加工也在鈑金加工、金屬加工、廣告制作、廚具、汽車、燈具、鋸片、升降電梯、金屬工藝品、紡織機械、糧食機械、眼鏡制作、航空航天、醫(yī)療器械、儀器儀表等行業(yè)擁有非常廣泛的應(yīng)用。特別是在鈑金加工行業(yè)中深受青睞。

    而制約激光切割替代傳統(tǒng)切割發(fā)展的因素則在于成本和切割厚度，但這兩個因素隨著技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)取得邊際改善。以光纖激光器為例，其成本近年來隨著技術(shù)的進步和國產(chǎn)廠商的發(fā)展價格不斷下行，同時功率也在不斷提升，目前8000W的光纖激光器可以切割25mm的碳鋼和30mm的不銹鋼，12KW的光纖激光器則可以切35mm的碳鋼和50mm的不銹鋼。

    激光切割與傳統(tǒng)切割工藝直觀對比

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    激光切割與傳統(tǒng)切割工藝具體數(shù)值對比

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    我們認為，在效果優(yōu)良與成本厚度等問題的邊際改善驅(qū)動下，激光切割的下一步將往更高厚度的板材延伸，實現(xiàn)對等離子切割方式的逐步替代，迎來成長空間。中國激光切割設(shè)備占全國工業(yè)激光加工設(shè)備市場規(guī)模的46％，2017年中國激光切割設(shè)備市場規(guī)模也達到203億元，同比增長23％，但其中中小功率的成長較快，高功率激光器的增速仍然較低，隨著高功率激光器進一步實現(xiàn)對傳統(tǒng)切割的替代，我們認為市場規(guī)模在未來將進一步提升。

中國激光切割設(shè)備銷售量快速增長

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中國激光切割設(shè)備市場規(guī)模快速增長

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    焊接領(lǐng)域：激光焊接實現(xiàn)進一步對傳統(tǒng)焊接的替代

    激光焊接相比氬弧焊等傳統(tǒng)焊接擁有許多顯著的優(yōu)勢?？傮w而言，激光焊接技術(shù)相比電弧焊等傳統(tǒng)焊接方式而言，具備以下優(yōu)勢：精度高：激光焊接的深度與寬度之比更高（高功率情況下可達5:1，最高可達10:1），定位更加精確，實現(xiàn)微型焊接。強度高：激光束易聚焦，焊接區(qū)域能夠迅速升溫和冷卻，因而熱影響區(qū)小，焊接的強度更高。速度快：激光焊接切割的速度和效率要高于傳統(tǒng)焊接方式。靈活性：激光焊接可以用于許多材料，如碳鋼、高強鋼、不銹鋼、鈦、鋁、貴金屬，以及難溶材料等異種材料。設(shè)備實用性高：激光焊接設(shè)備更加簡單并能在特殊條件下進行焊接。

    目前焊接的工藝方式有許多種，其中最主要的是以氬弧焊為代表的電弧焊，這類焊接設(shè)備的優(yōu)勢在于固定設(shè)備投資等成本較低，同時工人的學習成本也較低。但激光焊接隨著成本不斷下行，將憑借其性價比搶占氬弧焊等傳統(tǒng)焊接的市場份額。同時，汽車、輪船、飛機、高鐵等高精制造領(lǐng)域都有焊接技術(shù)的應(yīng)用，國外激光焊接滲透率較高，隨著國內(nèi)激光焊接進一步向國外趨近，疊加下游新能源汽車帶動的動力電池等市場的發(fā)展，焊接市場將成為繼切割市場之后的下一個成長市場。

激光焊接和傳統(tǒng)焊接工藝的對比

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激光焊接在汽車中的應(yīng)用一覽

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激光焊接在動力電池中的應(yīng)用

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    其他領(lǐng)域：市場空間繼續(xù)穩(wěn)步成長

    增材制造領(lǐng)域：激光器下一個潛在增長點

    增材制造，俗稱3D打印，是通過添加材料直接從三維數(shù)學模型獲得三維物理模型的所有制造技術(shù)的總稱。與傳統(tǒng)的原材料切削后加工組裝的模式完全不同，3D打印是以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，通過軟件與數(shù)控系統(tǒng)并以一定的方式將材料逐層堆積，從而制造出零件或產(chǎn)品原型，是一種“自下而上”通過材料累加的制造方法，具備直接、快速、綠色、靈活等優(yōu)點，目前主要集中在家電及電子消費品、模具檢測、醫(yī)療及牙科正畸、文化創(chuàng)意及文物修復(fù)、汽車及其他交通工具、航空航天等領(lǐng)域。其中，激光在增材制造中的應(yīng)用主要有激光選區(qū)熔化（LMF）和激光熔覆（LMD）兩種，光纖激光器和紫外激光器等激光器得到廣泛應(yīng)用。

增材制造具備多方面的優(yōu)勢

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兩種激光增材制造方案的對比

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    經(jīng)過幾年的市場熱炒之后，無論投資者還是廠家對于增材制造都回歸理性，但3D打印市場規(guī)模仍在放量成長。2017年中國3D打印設(shè)備市場規(guī)模約20.58億美元，同比增長69%以上。同時激光在增材制造中的應(yīng)用是國家大力扶持的重點，2017年11月，工信部聯(lián)合發(fā)改委等12個部委發(fā)布了《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃（2017-2020）》，明確支持增材制造與激光制造技術(shù)，并列入“科技創(chuàng)新2030重大項目”支持范圍；2018年5月，高技術(shù)研究發(fā)展中心將“增材制造與激光制造”列為2018年度擬立項的8個國家重點研發(fā)計劃重點專項之一。預(yù)計未來在下游市場發(fā)展與國家支持共同推動下，增材制造將成為光纖激光器等激光器市場空間的下一個潛在增長點。

2012-2017中國3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模呈現(xiàn)快速增長

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    微加工領(lǐng)域：超快激光器帶動市場成長

    隨著皮秒、飛秒等短脈沖激光器的發(fā)展，激光加工實現(xiàn)“冷加工”并進軍微加工領(lǐng)域。以前制約激光在細微加工方面應(yīng)用的主要因素是激光對材料的熱沖擊很大，精度上受到影響。近年來發(fā)展的皮秒和飛秒激光器發(fā)出的激光與材料相互作用極其短暫，不會給周圍的材料帶來熱影響，從而實現(xiàn)鉆孔、劃線切割、線燒蝕、表面結(jié)構(gòu)化、雕刻成型等金屬和非金屬的精細加工。

2014-2017超快激光設(shè)備市場規(guī)?？焖僭鲩L

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激光各類微加工示意圖

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    打標領(lǐng)域：激光打標優(yōu)勢凸顯，未來繼續(xù)成長

    激光打標的工作原理為使用高能量密度的激光束照射在材料表面，表層材料隨之發(fā)生汽化，或者發(fā)生化學反應(yīng)導(dǎo)致顏色變化，從而材料表面產(chǎn)生了永久性標記。相比傳統(tǒng)打標技術(shù)而言，激光打標具備明顯優(yōu)勢。激光打標標記速度快，加工效率大大提高；激光打標標記的圖案及字樣清晰、永不磨損，其線條甚至可以達到毫米到微米級別，防偽功能強大；由于采用非接觸式加工，激光打標的熱影響達到了最小化，可避免加工材料產(chǎn)生變形問題；激光打標具備無耗材、無環(huán)境污染、以及一次成形等優(yōu)勢，可以有效降低生產(chǎn)成本和環(huán)境污染。

激光打標與其他傳統(tǒng)工藝的特點對比

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    光纖激光器優(yōu)勢突出，市場份額不斷提升

    光纖激光器相比其他類型激光器性能優(yōu)異，成本不斷降低

    光纖激光器采用整體化設(shè)計，泵浦源、增益介質(zhì)、諧振腔、耦合輸出等以光纖進行集成和連接，因此所有產(chǎn)生和傳導(dǎo)激光束的元件構(gòu)成了連續(xù)穩(wěn)定的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。所以光纖激光器相比起其他的激光器而言，具備可靠性高、穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)緊湊、制造成本較低等優(yōu)勢，也因此被稱為“第三代激光器”。

    雖然光纖激光器具備更加優(yōu)良的特性，但此前過高的初始投資成本制約了光纖激光器的發(fā)展，然而光纖激光器價格的不斷下行，性價比逐漸提升。以高功率市場為例，從2012-2016年，進口IPG2000W的光纖激光器的成本下降了約20%，中小功率激光器下降幅度更大，但CO2激光器價格下降不明顯。而從銷售額的市場數(shù)據(jù)來看，在高功率加工應(yīng)用中，光纖激光器的市場規(guī)模目前也已經(jīng)超過CO2激光。

    相關(guān)報告：智研咨詢發(fā)布的《2019-2025年中國激光器行業(yè)市場專項調(diào)研及投資前景分析報告》