三大視角詳解激光加工設(shè)備行業(yè)應(yīng)用前景

瀏覽：作者：時間：2023-08-15

短期視角

切割堆土筑基，鋰電光伏添磚加瓦

短期來看，激光切割設(shè)備仍將是激光加工設(shè)備市場的第一大組成部分，而鋰電池和光伏的持續(xù)擴產(chǎn)將為激光加工設(shè)備帶來可觀的增量市場。

激光切割設(shè)備仍為市場主力軍

從宏觀加工視角來看，工業(yè)中主要的切割設(shè)備包括激光

、火焰切割機、等離子切割機、水射流切割機、線切割機以及剪切機床等。

隨著工業(yè)的發(fā)展，對切割的質(zhì)量、精度和效率要求不斷提高，在所有的切割方式中，激光切割的綜合優(yōu)勢最為明顯。

以往制約

在下游應(yīng)用的主要障礙是其價格過于高昂，但是近幾年國產(chǎn)激光器的價格持續(xù)下降帶動激光切割機價格降低后，激光切割機成為了越來越多廠商的選擇。

由于目前激光器的降價空間已比較小，且激光切割設(shè)備的替代市場和迭代市場依然巨大，所以通用激光切割設(shè)備短期內(nèi)仍是激光加工設(shè)備中的第一大市場，市場規(guī)模保持穩(wěn)健增長的趨勢。

鋰電光伏擴產(chǎn)趨勢仍存

鋰電專用激光加工設(shè)備鋰電池加工過程中使用到的激光加工技術(shù)如下：

前道環(huán)節(jié)：正負極的激光極耳切割成型、激光極片切割、激光極片分條，以及隔膜的激光切割。

中道環(huán)節(jié)：極片/極耳激光清洗，殼體、頂蓋、密封釘、極耳等的激光焊接。

后道環(huán)節(jié)：電池 PACK 模組時的連接片激光焊接，電池激光打標。

激光加工所特有的無耗材、無毛刺粉塵、柔性自動化集成、生產(chǎn)效率高、工藝穩(wěn)定性好等優(yōu)點使其在鋰電池生產(chǎn)中難以被其他加工方式替代。

中期視角

激光焊接薪火相傳，激光清洗整裝待發(fā)

中期來看，工業(yè)焊接市場和工業(yè)清洗市場龐大，而激光焊接和激光清洗在下游的滲透率仍然較低，有望接棒激光切割設(shè)備成為激光加工設(shè)備市場的主要增長極。

激光焊接技術(shù)趨于成熟

自動化激光焊接設(shè)備

從整個大工業(yè)制造領(lǐng)域來看，自動化激光焊接可以被應(yīng)用到了汽車、高鐵、船舶、飛機、火箭等各種產(chǎn)品的生產(chǎn)中。

以激光焊接最主要的應(yīng)用領(lǐng)域汽車為例，激光焊接20世紀80年代就被用在了汽車白車身制造中。21 世紀初，以奔馳、寶馬、奧迪、大眾等為首的德系品牌汽車制造商，率先在國內(nèi)合資公司的車身制造領(lǐng)域應(yīng)用激光焊接工藝。

如今，激光焊接生產(chǎn)線已成為車身焊裝車間的標配。激光焊接可以給汽車制造業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。和車身裝配中使用最多的電阻點焊相比，激光焊的主要優(yōu)點如下：降低車身重量，節(jié)約生產(chǎn)成本。電阻點焊在生產(chǎn)過程中需要消耗電極帽、電極桿、刀具等配件，而激光焊幾乎無配件消耗。

今后在大型金屬構(gòu)件的制造中，激光焊接將打開更為廣闊的市場。而在微型結(jié)構(gòu)焊接領(lǐng)域，激光焊非接觸、高精密、柔性化的特點也使其能實現(xiàn)各類3C 產(chǎn)品的精細微焊接，進一步擴充激光焊接市場。

手持激光焊接設(shè)備

除自動化激光焊接設(shè)備之外，手持激光焊接技術(shù)的進步也為激光焊接帶來了更多應(yīng)用場合。自動化激光焊接設(shè)備占地面積大、設(shè)備成本高、使用不靈活，這使得手持激光焊接設(shè)備應(yīng)運而生，成為金屬加工制造商的理想解決方案。

手持激光焊機經(jīng)過了多年的發(fā)展，逐漸克服了此前手持激光焊機體積大、對配合精度要求高、操作安全性有隱患等痛點。

目前的風冷手持激光焊機體積已和傳統(tǒng)手工弧焊機近似，擺動光斑技術(shù)使得焊機對工件配合間隙的要求大大降低，傳感器的加入使得設(shè)備安全性大大提高，最重要的是手持激光焊機的價格從早年的十幾萬一臺下降到了如今的幾萬元，這使得手持激光焊對廣告、模具修補、不銹鋼衛(wèi)浴、鈑金機柜、電箱電柜、不銹鋼門窗和衣柜家具等行業(yè)有極高的吸引力。

激光“綠色”清洗技術(shù)

傳統(tǒng)的工業(yè)清洗方法包括機械清洗、化學清洗、干冰清洗、噴丸清洗、超聲清洗等。

與其他清洗方式對比，激光清洗在工件損傷、清洗效率、耗材費用、清洗效果等方面具有明顯優(yōu)勢，更重要的是它不需要任何破壞臭氧層的 CFC 類有機溶劑，無污染，無噪聲，對人體和環(huán)境無害，是一種“綠色”清洗技術(shù)。

激光清洗設(shè)備與激光焊接設(shè)備類似，相比于激光切割和激光打標，下游應(yīng)用場景復(fù)雜多樣，對設(shè)備更多個性化需求，設(shè)備的推廣有賴于技術(shù)的進步。

近年激光加工設(shè)備的行業(yè)的快速發(fā)展同樣帶動了激光清洗技術(shù)的進步以及設(shè)備價格的降低，大型自動化激光清洗設(shè)備和手持激光清洗設(shè)備均有較多的成功應(yīng)用場景。

長期視角

微納加工方興未艾，3D打印星辰大海

可以預(yù)見，激光加工技術(shù)在未來相當長的時間里都會是主流的材料加工技術(shù)之一，科學界和工業(yè)界對激光加工技術(shù)的各種探索也從未停止。

在激光的前沿應(yīng)用方面，細觀制造領(lǐng)域的激光微納加工以及宏觀制造領(lǐng)域的激光3D打印均能夠在未來進一步打開激光加工設(shè)備的市場空間。

激光雕琢微觀世界

激光作為一種非接觸式加工手段，在微納加工方面具備獨特優(yōu)勢。激光在半導(dǎo)體光刻領(lǐng)域一直至關(guān)重要，比如 DUV 光刻機所用的光源由準分子激光器提供，而 EUV 光刻機則需要使用 CO2 激光器作為初始光源。

隨著半導(dǎo)體和顯示等行業(yè)對細觀領(lǐng)域的精密加工要求越來越高，激光加工技術(shù)或?qū)⒊掷m(xù)提供最佳解決方案。

激光3D打印將推動新一輪制造業(yè)變革

材料的加工制造從原理上可分為三類：減材制造、等材制造和增材制造。

減材制造：即使用車、銑、刨、磨等設(shè)備對材料進行切削加工，以達到設(shè)計形狀。等材制造：即通過鑄、鍛、焊等方式生產(chǎn)制造產(chǎn)品，材料重量基本不變。增材制造：即通過光固化、選擇性激光燒結(jié)、熔融堆積等技術(shù)，使材料一點一點累加，形成需要的形狀。增材制造也被稱作3D打印。

3D打印的工業(yè)級應(yīng)用占比達到 65%-70%，目前有超半數(shù)應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域，一方面是因為一些航空航天零部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳統(tǒng)方式很難實現(xiàn)加工制造；另一方面是因為航空航天整機產(chǎn)品價值量高，對單個零部件價格敏感度較低，對3D打印這種加工方式的接受程度高。目前的3D打印較為適合航空航天等領(lǐng)域小批量、定制化生產(chǎn)特點，能夠解決輕量化、功能化等設(shè)計要求，但隨著3D打印技術(shù)發(fā)展與成本控制，其未來有望應(yīng)用到更大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)中。

由于規(guī)模化生產(chǎn)制造成本較高，當前增材制造仍然是作為減材制造和等材制造之外的一種補充，用于傳統(tǒng)加工方式難以解決的制造場景。

雖然增材制造暫時無法達到減材制造和等材制造的生產(chǎn)效率，但鑒于其主要制造高價值產(chǎn)品，在總價值量上必將持續(xù)攀升。作為增材制造最主要的組成部分，激光增材制造設(shè)備未來的市場空間十分可觀。

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