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2018年全球激光制造行業(yè)現(xiàn)狀及上下游關聯(lián)性分析【圖】

激光制造 2018-07-30 06:11

過去幾十年全球激光技術及激光器的發(fā)展對通信、汽車、航空航天、軍事、科學研究、影視娛樂等領域的支撐作用非常明顯，激光技術是現(xiàn)代高科技領域的重要基礎技術。

激光產(chǎn)業(yè)鏈上中下游器件及應用關系

上游	光學材料	激光晶體材料、特種光纖
	光學元器件	激光光學鏡片、鎮(zhèn)鏡、聲光電開關、調制器、激光加工頭
	機械、數(shù)控、電源和輔助設備	機械臂或機器人、伺服電機、數(shù)控系統(tǒng)、脈沖電源、散熱器、能量計等
中游	高功率激光器	CO2激光器、YAG激光器、光纖激光器、半導體激光器、染料激光器
中游	中低功率激光器	CO2激光器、YAG激光器、光纖激光器、半導體激光器、染料激光器
下游	應用形式：激光切割、焊接、打標、雕刻、鉆孔、醫(yī)療、顯示、檢測、清洗、照明、測量、熔覆、通信、3D打印、激光微加工	應用領域：汽車、鋼鐵、石油、造船、航空航天、軌道交通、電子信息、服裝紡織、通信、醫(yī)療、機械、軍事、建材五金、商品包裝、科學研究

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激光加工技術利用激光束與物質相互作用進行定向能量非接觸式加工，減少切割材料損耗、且無需進行后續(xù)處理，與傳統(tǒng)接觸式加工方式相比有多項優(yōu)勢。

激光加工的優(yōu)勢列舉

特點	主要內(nèi)容
非接觸式加工	激光加工不與被加工材料進行表面接觸，對工件表面不造成劃傷和熱影響
不受加工材料限制	適用于各種金屬、合金材料的切割、焊接，特別是非金屬脆性材料（玻璃、陶瓷等）的復雜成形、可隨意切割成任意形狀
加工速度快、效率高	激光焊接/切割速度快，焊縫質量好、切割面基本無毛刺
具備柔性	便于自動化控制，且適用于小批量、多樣化產(chǎn)品的加工
適用于精密加工	可形成微米量級的極小光斑、可產(chǎn)生飛秒超短光脈沖，做到精細微加工，例如硅片劃痕、晶圓切割、激光雕刻等
環(huán)保、便于集成	激光加工無污染，噪音小，不受電磁干擾

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2017年全球激光器應用于材料加工和通訊領域、分別占42%和34%；從應用形式來看，切割占35%、焊接占16%、打標占15%。當前光纖激光器已逐步取代二氧化碳激光器成為絕對主流，但半導體激光器以其結構緊湊、光束質量好、壽命長及性能穩(wěn)定等優(yōu)勢受到產(chǎn)業(yè)青睞，例如應用于材料表面處理、熔覆等。

2017年全球激光器主要應用于材料加工和通訊領域

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2017年全球激光器主要應用形式為切割、焊接等

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2017年，我國激光產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值規(guī)模超過1000億元，位于中游的激光裝備占比約42%，比2016年增加了5個百分點。

激光設備產(chǎn)業(yè)鏈分布

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激光技術與自動化控制技術結合而成的3D打?。⊿LA、SLS）是一種全新的制造技術，尤其應用在零部件結構高度復雜領域，例如航空發(fā)動機、汽車發(fā)動機等的制造。根據(jù)中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告，中國3D打印主要應用在家電、消費電子和汽車等行業(yè)，2016年中國3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模達到12.15億美元、增長56%，2012-2016年復合增速65.7%。

激光技術在3D打印中的應用及其特點

主要技術	原理	使用材料	特點	主要應用領域
SLA立體光固化成型	用特定波長與強度的“光”聚焦到“光固化材料”表面，完成單層材料的圖形化	液態(tài)光敏樹脂，例如PI	成形速度較快，精度相對較高，外形表面非常好	制造多種模具、模型；代替熔模精密鑄造中的蠟模；一般主要用于原型設計驗證方面
SLS選擇性激光燒結	先鋪一層粉末材料，控制激光束有選擇地進行燒結，使粉末材料溫度升至熔化點，被燒結部分便固化形成圖形，接著不斷重復鋪粉、燒結的過程，直至完成	金屬粉末材料（Ni基合金混銅粉、Ti、Fe、Cu粉末）	成品精度好、強度相對較高，最主要的優(yōu)勢在于金屬成品的制作	高端制造領域，樣件進行功能試驗或裝配模擬

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能源結構調整、環(huán)保要求提升和新能源汽車快速發(fā)展正推動汽車工業(yè)向輕量化發(fā)展，使用鋁合金、鎂合金、鈦合金、粉末冶金、炭纖維、復合材料等輕質材料是實現(xiàn)汽車輕量化的主要途徑之一。根據(jù)國家《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖》，至2020年汽車車輛整備質量較2015年減重10%、2025年較2015年減重20%、2030年較2015年減重35%。

汽車輕量化技術發(fā)展路線圖

項目	2020年	2025年	2030年
車輛整備質量	較2015年減重10%	較2015年減重20%	較2015年減重35%
高強度鋼	強度600Mpa以上的AHSS應用達到50%	第三代汽車鋼應用比例占白車身總量的30%	2000MPa級以上鋼材有一定比例的應用
鋁合金	單車用鋁量達到190Kg	單車用鋁量達到250Kg	單車用鋁量達到350Kg
鎂合金	單車用鋁量達到15Kg	單車用鋁量達到25Kg	單車用鋁量達到45Kg
炭纖維增強復合材料	有一定使用，成本較2015年降低50%	使用量占車重的2%，成本較2020年降低50%	使用量占車重的5%，成本較2025年降低50%

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根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2016-2017年全球激光器銷售呈加速趨勢，2017年全球激光器銷售124.3億美元、同比增長18.16%、增速高于2016年的8.34%。2017年全球激光器行業(yè)應用領域中材料加工相關的激光器收入51.66億美元，占全球激光器收入的42%，成為第一大激光器應用領域。

2013-2017 年，全球激光器行業(yè)收入規(guī)模持續(xù)增長，從 2013年的 89.70 億美元增加至 2017 年的 124.30 億美元，年復合增長率為 8.50%。隨著大功率激光器技術突破和增材制造技術的成熟，預計未來激光器行業(yè)將持續(xù)快速增長。

2013-2017 年全球激光器行業(yè)收入

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根據(jù)數(shù)據(jù)，全球工業(yè)激光器收入從2013年的24.87億美元增加至2017年的43.14億美元、復合增速為14.76%。2015年以來工業(yè)激光器市場規(guī)模增速逐步加快，2015-2017年增速依次為8.93%、19.36%和26.10%。

光纖激光器因其結構緊湊、穩(wěn)定可靠、轉換效率高等優(yōu)勢，近年來在全球工業(yè)用激光器中占比逐步提升。根據(jù)統(tǒng)計，2017年光纖激光器占工業(yè)用激光器的比重為47%、較2013年的34%提升13個百分點。

2013年全球光纖和二氧化碳激光器占比相當

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2017年光纖激光器成為工業(yè)用市場絕對主流

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根據(jù)統(tǒng)計，2017年在工業(yè)用激光器中，光纖激光器銷售20.39億美元、同比增長33.7%，2013-2017年復合增速24.78%，光纖激光器快速增長系工業(yè)激光器市場規(guī)模增長的主要原因。截止2017年工業(yè)用光纖激光器占比較2009年的13.73%提升了33.3個百分點，幾乎取代二氧化碳激光器當年的市場地位，成為當前工業(yè)用激光器的絕對主流。

全球工業(yè)用光纖激光器銷售加速增長

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2016年亞太地區(qū)光纖激光器需求占全球的比重為42.77%、高于歐洲的33.91%和北美的23.3%，預計至2021年亞太地區(qū)光纖激光器需求量占全球比重將提升至46%。

根據(jù)中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告，得益于應用市場的持續(xù)擴展，2010-2017年中國在工業(yè)、信息、商業(yè)、醫(yī)用和科研領域的激光設備（含進口）市場銷售規(guī)模持續(xù)增長。至2017年中國激光設備市場規(guī)模達到495億元、同比增長約28%，2010-2017年復合增速約26%。

中國激光設備市場規(guī)模持續(xù)增長