相比于電子、半導體等行業(yè),激光器行業(yè)的規模較小,2016 年全球激光器的市場(chǎng)規模為 104 億美元,預計 2017 年將增長(cháng)到 111 億美元 ;目前中國激光器市場(chǎng)的規模大約為 60 億美元。 很顯然,單從市場(chǎng)規模來(lái)看,激光行業(yè)似乎有些微不足道 ;但是激光技術(shù)的應用卻幾乎能覆蓋生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域,從汽車(chē)制造、動(dòng)力電池、到手機制造、航空航天、醫療器械乃至國防軍事等幾乎我們能想到的所有領(lǐng)域,都活躍著(zhù)激光器的身影 ;而且對很多行業(yè)而言,激光技術(shù)已經(jīng)成為一種不可或缺的支撐技術(shù)。眾所周知,中國制造 2025 的核心是智能制造,智能制造的核心之一是光電技術(shù),而光電技術(shù)的核心之一正是激光器。因此,激光行業(yè)本身的市場(chǎng)規模雖小,但它卻是驅動(dòng)制造業(yè)發(fā)展的一大核心力量,其重要性不言而喻。 細分市場(chǎng) 從市場(chǎng)增長(cháng)來(lái)看,按照激光器種類(lèi)劃分,未來(lái)五年內,市場(chǎng)增長(cháng)最快的是直接半導體激光器,主要是千瓦級的高功率半導體激光器 ;增長(cháng)第二快的是量子級聯(lián)激光器,這種激光優(yōu)勢明顯,用途廣泛,特別是在反恐、安保等應用中發(fā)揮重要作用,今后全球對量子級聯(lián)激光器將有巨大需求。光纖激光器將一直保持著(zhù)穩健的增長(cháng)速度。 從激光器的應用市場(chǎng)來(lái)看,除去大約占據半壁江山的光通訊市場(chǎng)外,目前宏觀(guān)材料加工是最大的市場(chǎng),其次是微觀(guān)加工,未來(lái)隨著(zhù)制造業(yè)不斷向高端發(fā)展,微觀(guān)加工市場(chǎng)將擁有很大的成長(cháng)空間。 在激光微加工市場(chǎng),2016 年的全球激光微加工市場(chǎng)的總規模大約為 11 億美元,預計 2017 年將增長(cháng)到13 億美元。目前最大的應用市場(chǎng)是半導體 /PC 板 / 顯示加工市場(chǎng),服務(wù)該領(lǐng)域的主力公司的是相干公司,另外還有兩家是美國的 Cymer 和日本的Giga Photonics。接下來(lái)分別是精密金屬加工市場(chǎng)、非金屬加工市場(chǎng)以及增材制造市場(chǎng)。 激光微加工應用所使用的激光器,主要是準分子激光器、光纖激光器 CO2 激光器和固體激光器,其中光纖激光器和準分子激光器的應用最多。值得一提的是,CO2 激光器并沒(méi)有從市場(chǎng)中消亡,實(shí)際上最近在非金屬加工方面還迎來(lái)了很多新機會(huì )。 激光加工的另一個(gè)市場(chǎng)是千瓦級大功率激光加工市場(chǎng),2016 年該部分市場(chǎng)的規模約為 15 億美元,未來(lái)五年將呈比較平穩的增長(cháng)態(tài)勢。在千瓦級應用中,目前金屬切割應用仍然是大部頭,大約占據了 70% 的份額,另外兩類(lèi)應用是金屬焊接和增材制造。雖然有業(yè)內人士預測金屬焊接市場(chǎng)未來(lái)將有望超過(guò)切割市場(chǎng),但是未來(lái)五年內,從銷(xiāo)售額上看,增長(cháng)最快的還是金屬切割應用,預計到 2022年,千瓦級光纖激光器在金屬切割應用中將收獲 14 億美元的收入。目前,隨著(zhù)光纖激光器的發(fā)展,激光切割機已經(jīng)做成了一種標配產(chǎn)品。 再來(lái)看一下全球激光打標市場(chǎng)。這是一個(gè)相對比較成熟和穩定的市場(chǎng),總收入大約在 6 億美元左右,未來(lái)市場(chǎng)增長(cháng)也比較緩慢。目前用于打標的激光器主要是光纖激光器(大約占據一半的市場(chǎng))和 CO2 激光器(大約占據 1/3 的市場(chǎng)),半導體激光器的應用也在逐漸增多。 中國激光市場(chǎng) 中國的激光加工市場(chǎng)主要分布在華南(30%)、華中(24%)、華東(20%)、華北及東北(13%)地區,其中華南、華中和華東三大地區制造業(yè)發(fā)達,自然成為了激光加工的重點(diǎn)地域市場(chǎng)。2016 年,中國工業(yè)激光與系統的銷(xiāo)售額達 385 億元,預計 2017 年將增長(cháng)至 455 億元,增長(cháng)率高達 18%。光纖激光器已經(jīng)是工業(yè)激光市場(chǎng)中絕對的主力。2013-2016 年間,低功率光纖激光器(<100W)在中國市場(chǎng)的銷(xiāo)售穩步快速增長(cháng),特別是 2016年比 2015 年的銷(xiāo)量增長(cháng)了高達 75%,另外還有一個(gè)特別明顯的現象,就是國產(chǎn)光纖激光器已經(jīng)占據了國內近九成的國內市場(chǎng)份額。 中功率光纖激光器(<=1.5kW)在中國市場(chǎng)的銷(xiāo)量,從2013年的1200臺飆升到了 2016 年的 13000 臺,其中 2016 年的銷(xiāo)量是 2015 年 的 3倍! 2016 年的一個(gè)更明顯的趨勢是,國產(chǎn)中功率光纖激光器的銷(xiāo)量,已經(jīng)以壓倒性的優(yōu)勢超越了進(jìn)口產(chǎn)品。 2013-2016 年間,高功率光纖激光器(>1.5kW)在中國市場(chǎng)的銷(xiāo)量,從 600 多臺飆升到了 3000 多臺。與低功率和中功率光纖激光器截然不同的是,高功率光纖激光器市場(chǎng)主要由進(jìn)口產(chǎn)品主導,國產(chǎn)產(chǎn)品數量稀少。但是,這種局面恐怕馬上要改變。國產(chǎn)高功率光纖激光器應該首先在 4 kW或以下有所突破。估計 2 到 3 年左右,4 kW 或以下功率,國產(chǎn)高功率光纖器會(huì )達到 50%以上。 最近兩年,激光切割成套設備在中國市場(chǎng)的銷(xiāo)量成倍增長(cháng)。光纖激光器在激光切割系統中的應用,近兩年開(kāi)始跨越式增長(cháng),尤其是在中功率切割系統中。在焊接系統中,60% 的激光焊接設備已經(jīng)使用光纖激光器,65% 的設備用于汽車(chē)制造。功率超過(guò)3kW 的高功率系統數量也在穩步增長(cháng),激光切割焊接系統也在向著(zhù)高功率發(fā)展。 隨著(zhù)中國集成電路的大力發(fā)展,用于印刷電路板和消費電子產(chǎn)品微加工系統的紫外激光器數量大幅增長(cháng)。與此同時(shí),生物技術(shù)和醫療設備領(lǐng)域的應用也給紫外激光器提供了廣闊的發(fā)展空間。2016 年,紫外激光器在中國市場(chǎng)實(shí)現了爆發(fā)式增長(cháng),銷(xiāo)量較上一年翻了一番,達到 7800 臺。 2016 年,CO2 激光器在中國市場(chǎng)的銷(xiāo)量增長(cháng)不大,中小功率總量維持在 1 萬(wàn)臺左右,主要用于賦碼、打標、切割等非金屬行業(yè)。2kW 以上的高功率 CO2 激光器的銷(xiāo)售,較 2015年 200 臺的總銷(xiāo)量,有較大降低。隨著(zhù)汽車(chē)行業(yè)輕量化的推進(jìn)以及復合材料市場(chǎng)的應用,未來(lái) CO2 激光器還會(huì )有新的發(fā)展前景。
激光器的發(fā)展趨勢 激光技術(shù)作為工業(yè)制造領(lǐng)域的一股核心驅動(dòng)力量,本身也在不斷向前發(fā)展?偨Y來(lái)說(shuō),激光器正在向著(zhù)“更快、更高、更好、更短”這四大方向發(fā)展。 更高 :激光器的功率越來(lái)越高,平均功率已經(jīng)超過(guò) 10 萬(wàn)瓦。2013 年,第一臺商用的 10 萬(wàn)瓦級光纖激光器在日本名古屋 NADEX 中心安裝,用于焊接 300mm 厚的鋼板。激光切割應用也向著(zhù)更高的功率發(fā)展,激光切割機的功率持續走高,已經(jīng)達到 8~12kW。 更好 :激光器輸出的光束質(zhì)量越來(lái)越好,光纖激光器的光束質(zhì)量已經(jīng)達到10萬(wàn)瓦級單模。在過(guò)去的一年中,光纖激光器、碟片激光器、直接半導體激光器的亮度都有大幅度提升。 更短 :激光器的輸出波長(cháng)覆蓋更短的波段,短波長(cháng)激光器已經(jīng)廣泛應用。很多先進(jìn)的制造工藝都需要冷加工,例如在智能手機制造中,很多時(shí)候需要用短波長(cháng)、短脈沖的紫外激光來(lái)處理。短波長(cháng)激光已經(jīng)在表面標記、半導體晶圓加工、鉆孔、切割等領(lǐng)域獲得了大量應用。 更快 :激光器的脈沖速度越來(lái)越快,超快激光器取得了快速發(fā)展,已經(jīng)憑借著(zhù)更簡(jiǎn)單的結構、更方便的操作、更低廉的成本和更穩定的性能,走出實(shí)驗室進(jìn)入工業(yè)應用中。 未來(lái)的潛力市場(chǎng) 關(guān)于未來(lái)市場(chǎng)中有哪些新的應用增長(cháng)點(diǎn),一直都是大家關(guān)注的話(huà)題。 激光清洗:隨著(zhù)環(huán)保意識的增強,各種環(huán)保清洗技術(shù)應運而生,激光清洗技術(shù)就是其中之一。激光清洗利用高能激光束與工件表面要去除的物質(zhì)相互作用,發(fā)生瞬間蒸發(fā)或剝離,無(wú)需各種化學(xué)清洗劑,綠色無(wú)污染?捎糜谇宄推、油污、氧化層、清洗螺桿、除銹、清洗焊縫等。激光清洗在微電子、建筑、核電站、汽車(chē)制造,醫療、文物保護、鋼鐵除銹和模具去污、汽車(chē)制造、建筑等領(lǐng)域擁有巨大市場(chǎng)空間。 金屬 3D 打印市場(chǎng):金屬 3D 打印也即增材制造,通常使用的是選擇性激光器熔覆(SLM)技術(shù),利用激光能量將金屬粉末一層層熔化,最終制成想要的形狀。2016 年,SLM 系統的銷(xiāo)量超過(guò) 1000 臺,其中使用的激光源主要是光纖激光器、碟片激光器 /CO2 激光器和飛秒光纖激光器,功率范圍 30W 到 1kW 以上。3D 打印的精細度也越來(lái)越高,打印出的精細結構的分辨率已經(jīng)達到微米量級。 激光雷達 :未來(lái)五年激光雷達市場(chǎng)將穩步增長(cháng),市場(chǎng)增長(cháng)的主要驅動(dòng)力來(lái)自于無(wú)人機、自動(dòng)駕駛的汽車(chē)、機器人、軍事及安全等領(lǐng)域。 激光照明 :激光照明的一部分市場(chǎng)是汽車(chē)激光照明,主要是汽車(chē)頭燈。寶馬、奧迪等知名汽車(chē)制造商都采用了激光照明系統。另一部分市場(chǎng)是安全激光照明,如 為夜晚環(huán)境中騎行的人們提供警示性標識。 激光焊接 :激光焊接將首先在汽車(chē)制造、高速火車(chē)和飛機制造、農業(yè)機械和造船等領(lǐng)域鋪開(kāi),這將是一個(gè)未來(lái)的增長(cháng)點(diǎn)。 激光精密加工和微細加工 :將是另一個(gè)未來(lái)的增長(cháng)點(diǎn)。
趨勢總結 激光器的研發(fā)正朝著(zhù)高智能化、高功率、高光束質(zhì)量、高可靠性、低成本和全固態(tài)等方向發(fā)展。 激光精密加工和微細加工技術(shù)將是發(fā)展重點(diǎn),其在電子、半導體、通訊、光存儲、微機械制造、生物、環(huán)境等行業(yè)進(jìn)一步推廣和使用,將為傳統加工方式創(chuàng )造前所未有的可能性。在這里,超快激光器將隨著(zhù)精密加工和微細加工市場(chǎng)的擴大而迅速增長(cháng)。 激光加工的自動(dòng)化、集成化和智能化水平持續提高,在與工業(yè)機器人結合的基礎上,實(shí)現三維的焊接、打標、切割等多維加工,激光技術(shù)的適用性和應用領(lǐng)域不斷拓展。 激光技術(shù)在工業(yè)中的應用已經(jīng)無(wú)處不在,新型激光技術(shù)不斷涌現 ;超快激光器正在成為工業(yè)激光器,市場(chǎng)將要井噴 ;直接半導體激光器正進(jìn)入固體激光器的應用市場(chǎng) ;激光 3D 打印發(fā)展迅速,許多關(guān)鍵問(wèn)題有待突破;激光焊接將迎來(lái)快速增長(cháng)期 ;光子和半導體結合,將產(chǎn)生下一代光電技術(shù);光電子技術(shù)已經(jīng)成為下一個(gè) 30年經(jīng)濟發(fā)展的支撐體 ;智能化和中國制造2025 將帶來(lái)激光界的紅利。未來(lái)的30 年將是激光技術(shù)的黃金時(shí)代!
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