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2018年全球激光制造行业现状及上下游关联性分析【图】

2018年07月30日 14:11字号:T|T

    过去几十年全球激光技术及激光器的发展对通信、汽车、航空航天、军事、科学研究、影视娱乐等领域的支撑作用非常明显,激光技术是现代高科技领域的重要基础技术。

激光产业链上中下游器件及应用关系

上游
光学材料
激光晶体材料、特种光纤
光学元器件
激光光学镜片、镇镜、声光电开关、调制器、激光加工头
机械、数控、电源和辅助设备
机械臂或机器人、伺服电机、数控系统、脉冲电源、散热器、能量计等
中游
高功率激光器
CO2激光器、YAG激光器、光纤激光器、半导体激光器、染料激光器
中低功率激光器
下游
应用形式:激光切割、焊接、打标、雕刻、钻孔、医疗、显示、检测、清洗、照明、测量、熔覆、通信、3D打印、激光微加工
应用领域:汽车、钢铁、石油、造船、航空航天、轨道交通、电子信息、服装纺织、通信、医疗、机械、军事、建材五金、商品包装、科学研究

数据来源:公开资料整理

    相关报告:智研咨询发布的《2018-2024年中国工业激光器行业市场竞争态势及投资战略咨询研究报告

    激光加工技术利用激光束与物质相互作用进行定向能量非接触式加工,减少切割材料损耗、且无需进行后续处理,与传统接触式加工方式相比有多项优势。

激光加工的优势列举

特点
主要内容
非接触式加工
激光加工不与被加工材料进行表面接触,对工件表面不造成划伤和热影响
不受加工材料限制
适用于各种金属、合金材料的切割、焊接,特别是非金属脆性材料(玻璃、陶瓷等)的复杂成形、可随意切割成任意形状
加工速度快、效率高
激光焊接/切割速度快,焊缝质量好、切割面基本无毛刺
具备柔性
便于自动化控制,且适用于小批量、多样化产品的加工
适用于精密加工
可形成微米量级的极小光斑、可产生飞秒超短光脉冲,做到精细微加工,例如硅片划痕、晶圆切割、激光雕刻等
环保、便于集成
激光加工无污染,噪音小,不受电磁干扰

数据来源:公开资料整理

    2017年全球激光器应用于材料加工和通讯领域、分别占42%和34%;从应用形式来看,切割占35%、焊接占16%、打标占15%。当前光纤激光器已逐步取代二氧化碳激光器成为绝对主流,但半导体激光器以其结构紧凑、光束质量好、寿命长及性能稳定等优势受到产业青睐,例如应用于材料表面处理、熔覆等。

2017年全球激光器主要应用于材料加工和通讯领域

数据来源:公开资料整理

2017年全球激光器主要应用形式为切割、焊接等

数据来源:公开资料整理

    2017年,我国激光产业链产值规模超过1000亿元,位于中游的激光装备占比约42%,比2016年增加了5个百分点。

激光设备产业链分布

数据来源:公开资料整理

    激光技术与自动化控制技术结合而成的3D打印(SLA、SLS)是一种全新的制造技术,尤其应用在零部件结构高度复杂领域,例如航空发动机、汽车发动机等的制造。根据中国激光产业发展报告,中国3D打印主要应用在家电、消费电子和汽车等行业,2016年中国3D打印产业规模达到12.15亿美元、增长56%,2012-2016年复合增速65.7%。

激光技术在3D打印中的应用及其特点

主要技术
原理
使用材料
特点
主要应用领域
SLA立体光固化成型
用特定波长与强度的“光”聚焦到“光固化材料”表面,完成单层材料的图形化
液态光敏树脂,例如PI
成形速度较快,精度相对较高,外形表面非常好
制造多种模具、模型;代替熔模精密铸造中的蜡模;一般主要用于原型设计验证方面
SLS选择性激光烧结
先铺一层粉末材料,控制激光束有选择地进行烧结,使粉末材料温度升至熔化点,被烧结部分便固化形成图形,接着不断重复铺粉、烧结的过程,直至完成
金属粉末材料(Ni基合金混铜粉、Ti、Fe、Cu粉末)
成品精度好、强度相对较高,最主要的优势在于金属成品的制作
高端制造领域,样件进行功能试验或装配模拟

数据来源:公开资料整理

    能源结构调整、环保要求提升和新能源汽车快速发展正推动汽车工业向轻量化发展,使用铝合金、镁合金、钛合金、粉末冶金、炭纤维、复合材料等轻质材料是实现汽车轻量化的主要途径之一。根据国家《节能与新能源汽车技术路线图》,至2020年汽车车辆整备质量较2015年减重10%、2025年较2015年减重20%、2030年较2015年减重35%。

汽车轻量化技术发展路线图

项目
2020年
2025年
2030年
车辆整备质量
较2015年减重10%
较2015年减重20%
较2015年减重35%
高强度钢
强度600Mpa以上的AHSS应用达到50%
第三代汽车钢应用比例占白车身总量的30%
2000MPa级以上钢材有一定比例的应用
铝合金
单车用铝量达到190Kg
单车用铝量达到250Kg
单车用铝量达到350Kg
镁合金
单车用铝量达到15Kg
单车用铝量达到25Kg
单车用铝量达到45Kg
炭纤维增强复合材料
有一定使用,成本较2015年降低50%
使用量占车重的2%,成本较2020年降低50%
使用量占车重的5%,成本较2025年降低50%

数据来源:公开资料整理

    根据统计数据,2016-2017年全球激光器销售呈加速趋势,2017年全球激光器销售124.3亿美元、同比增长18.16%、增速高于2016年的8.34%。2017年全球激光器行业应用领域中材料加工相关的激光器收入51.66亿美元,占全球激光器收入的42%,成为第一大激光器应用领域。

    2013-2017 年,全球激光器行业收入规模持续增长,从 2013年的 89.70 亿美元增加至 2017 年的 124.30 亿美元,年复合增长率为 8.50%。随着大功率激光器技术突破和增材制造技术的成熟, 预计未来激光器行业将持续快速增长。

2013-2017 年全球激光器行业收入

数据来源:公开资料整理

    根据数据,全球工业激光器收入从2013年的24.87亿美元增加至2017年的43.14亿美元、复合增速为14.76%。2015年以来工业激光器市场规模增速逐步加快,2015-2017年增速依次为8.93%、19.36%和26.10%。

    光纤激光器因其结构紧凑、稳定可靠、转换效率高等优势,近年来在全球工业用激光器中占比逐步提升。根据统计,2017年光纤激光器占工业用激光器的比重为47%、较2013年的34%提升13个百分点。

2013年全球光纤和二氧化碳激光器占比相当

数据来源:公开资料整理

2017年光纤激光器成为工业用市场绝对主流

数据来源:公开资料整理

    根据统计,2017年在工业用激光器中,光纤激光器销售20.39亿美元、同比增长33.7%,2013-2017年复合增速24.78%,光纤激光器快速增长系工业激光器市场规模增长的主要原因。截止2017年工业用光纤激光器占比较2009年的13.73%提升了33.3个百分点,几乎取代二氧化碳激光器当年的市场地位,成为当前工业用激光器的绝对主流。

全球工业用光纤激光器销售加速增长

数据来源:公开资料整理

    2016年亚太地区光纤激光器需求占全球的比重为42.77%、高于欧洲的33.91%和北美的23.3%,预计至2021年亚太地区光纤激光器需求量占全球比重将提升至46%。

    根据中国激光产业发展报告,得益于应用市场的持续扩展,2010-2017年中国在工业、信息、商业、医用和科研领域的激光设备(含进口)市场销售规模持续增长。至2017年中国激光设备市场规模达到495亿元、同比增长约28%,2010-2017年复合增速约26%。

中国激光设备市场规模持续增长

数据来源:公开资料整理

    根据2018年3月发布的2018年中国激光产业发展报告,预计2018年中国激光设备市场规模将超过600亿元、同比增长超过20%。

    中国激光及激光设备的快速发展也带动IPG光纤激光器的销售,2012-2017年IPG在中国收入增长均高于其营业总收入增速。截止2017年IPG在中国区域收入为6.21亿美元、占营收的44%,占比远高于美国的12%和德国的8%,中国是IPG主要的收入来源。

2017年中国是IPG收入的主要来源

数据来源:公开资料整理

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