激光加工通??梢苑譃楹昙庸ず臀⒓庸?。超快激光是微加工中的一個(gè)重要利器,近年來(lái),其身影正逐漸滲透到人們的視野中,并成為諸多領(lǐng)域的重要工具,如醫(yī)學(xué)、科研、遠(yuǎn)程通訊、半導(dǎo)體檢驗(yàn)以及材料加工。隨著逐漸擴(kuò)大的應(yīng)用范圍和逐漸下降的價(jià)格,超快激光規(guī)?;瘧?yīng)用開(kāi)始在精密加工制造領(lǐng)域爆發(fā),主要應(yīng)用領(lǐng)域集中在脆性材料加工,諸如手機(jī)LCD屏異形切割、手機(jī)攝像頭藍(lán)寶石蓋板切割、手機(jī)攝像頭玻璃蓋板切割,特殊材料標(biāo)記、防偽炫彩打標(biāo)、可追溯玻璃隱形二維碼打標(biāo),熱敏感薄膜材料加工、高性能FPC切割、OLED材料切割打孔,太陽(yáng)電池加工等。
快速增長(zhǎng)的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)
超快激光器的全球市場(chǎng)份額最初由Raydiance、Amphos等國(guó)際上的一些小公司占領(lǐng),而后逐步被相干、通快等激光巨頭并購(gòu)。在超快激光器領(lǐng)域,國(guó)外領(lǐng)先企業(yè)有美國(guó)MKS、德國(guó)通快和EdgeWave、丹麥NKT、法國(guó)Amplitude、立陶宛LightConversion等,代表了全球在該領(lǐng)域的最高水平。在半導(dǎo)體、新能源、顯示器制造和玻璃加工需求的推動(dòng)下,中國(guó)的超快激光市場(chǎng)正在快速增長(zhǎng)。2023年,國(guó)內(nèi)從事超快激光器研發(fā)生產(chǎn)的企業(yè)超過(guò)50家,目前銷售的超快激光器中85%是皮秒激光器,飛秒激光占較小的市場(chǎng)份額。近2年國(guó)內(nèi)激光器制造商在技術(shù)上取得了快速進(jìn)步,超快激光器正朝著“任意波長(zhǎng),任意脈寬,任意功率”的技術(shù)方向邁進(jìn),有望突破工業(yè)千瓦級(jí),而這也預(yù)示著新一輪轉(zhuǎn)型升級(jí)的工業(yè)浪潮來(lái)臨。如圖1所示,
2023年國(guó)內(nèi)超快激光市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到40.2億元,預(yù)計(jì)2024年達(dá)到46.1億元,同比增長(zhǎng)14.7%。
圖12019-2024E年中國(guó)超快激光市場(chǎng)規(guī)模(含進(jìn)口)(單位:億元)(來(lái)源:《中國(guó)超快激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》)
國(guó)產(chǎn)超快激光器品牌迅速成長(zhǎng),躋身超快領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)企業(yè)數(shù)量也不斷增多;在超快激光器的銷量中,目前很多高端應(yīng)用仍傾向于選擇國(guó)外品牌,國(guó)產(chǎn)廠商除了在一些關(guān)鍵核心技術(shù)指標(biāo)方面面臨挑戰(zhàn)外,在提升性能穩(wěn)定性和降低成本方面也還有一段必經(jīng)之路。目前,華日激光、貝林激光、安揚(yáng)激光、英諾激光、英谷激光、奧創(chuàng)光子、卓鐳激光、盛鐳科技等國(guó)內(nèi)廠商已經(jīng)開(kāi)始在全球范圍內(nèi)參與競(jìng)爭(zhēng)。國(guó)外產(chǎn)品高昂的供給價(jià)格限制了終端產(chǎn)業(yè)升級(jí)迭代的能力,因此國(guó)內(nèi)終端用戶國(guó)產(chǎn)替代意愿較強(qiáng)。
超快激光器在消費(fèi)電子加工領(lǐng)域的發(fā)展迅猛,在生物醫(yī)療、脆性材料和金屬加工應(yīng)用的日漸增多,使得超快激光器的銷售數(shù)量如同市場(chǎng)規(guī)模一樣,一路上升。據(jù)統(tǒng)計(jì),2023年國(guó)產(chǎn)皮秒和飛秒激光器的銷售數(shù)量近6000臺(tái)。未來(lái),隨著消費(fèi)電子、新型顯示、生物醫(yī)療、3D打印、高端裝備等新應(yīng)用對(duì)激光加工精細(xì)度的要求越來(lái)越高,國(guó)產(chǎn)超快激光器將有更大的發(fā)展空間,預(yù)計(jì)2024年國(guó)產(chǎn)皮秒和飛秒激光器的銷售數(shù)量有望突破7500臺(tái),見(jiàn)圖2。
圖22019-2024E年國(guó)產(chǎn)(皮秒+飛秒)激光器銷售總數(shù)量(臺(tái))(來(lái)源:《中國(guó)超快激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》)
不可忽視的特殊激光波段
上文我們已經(jīng)從脈寬的維度做了市場(chǎng)分析。但是還有一些特殊的激光波段,也在精密加工領(lǐng)域占據(jù)了不小的市場(chǎng)份額,其中又以紫外激光和綠光激光為甚。因此在3D打印、精密加工等應(yīng)用領(lǐng)域,除了紫外皮/飛秒激光器和綠光皮/飛秒激光器,紫外納秒激光和綠光納秒激光同樣值得關(guān)注。在這里,我們?cè)購(gòu)牟ǘ蔚木S度整體看下相關(guān)數(shù)據(jù)。為了便于討論,文中的紫外激光只涉及應(yīng)用于精密加工中的波段,包含紫外納秒、紫外皮秒和紫外飛秒激光,綠光激光亦然。
(1)紫外激光
近幾年,紫外激光器在精密加工中的應(yīng)用功率不斷增長(zhǎng),從最早的3W,增長(zhǎng)到目前的30W、50W,甚至100W。鑒于現(xiàn)代工業(yè)逐漸高端化發(fā)展,對(duì)于激光加工的效率要求不斷提升,未來(lái)30W以上的紫外激光器產(chǎn)品更具備發(fā)展?jié)摿?。如圖3所示,2023年我國(guó)精密激光加工中的紫外激光器出貨量約為4.2萬(wàn)臺(tái),市場(chǎng)規(guī)模為12.5億元,其中國(guó)產(chǎn)設(shè)備占比達(dá)到90%以上,納秒紫外激光器占據(jù)7成市場(chǎng)份額,英諾激光、貝林激光、英谷激光、華日激光等企業(yè)表現(xiàn)不俗,預(yù)計(jì)2024年增速將維持在30%以上,有望突破5.5萬(wàn)臺(tái)?,F(xiàn)階段50W以上的紫外激光器還是以進(jìn)口為主,且價(jià)格昂貴,國(guó)內(nèi)已有企業(yè)能夠批量生產(chǎn)百瓦量級(jí)工業(yè)紫外激光器。在高功率紫外激光器方面,國(guó)產(chǎn)替代空間還非常大。
圖32019-2024E年中國(guó)精密激光加工用紫外激光器的出貨臺(tái)數(shù)(不含進(jìn)口)(來(lái)源:《中國(guó)超快激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》)
(2)綠光激光
隨著新能源行業(yè)的高速發(fā)展,特別是新能源汽車、航空航天等領(lǐng)域?qū)Ω哔|(zhì)量、高穩(wěn)定性、高效率的加工光源的需求快速上升,綠光超快激光器因其在銅材料加工中的低反射、高吸收率等優(yōu)勢(shì),市場(chǎng)前景廣闊。綠光激光器多用于半導(dǎo)體與光伏行業(yè),高分子材料加工與處理等領(lǐng)域,在線路板加工、太陽(yáng)能硅片劃線加工上有良好表現(xiàn),同時(shí)也適用于心血管支架加工、導(dǎo)管制造等生命科學(xué)領(lǐng)域。脈沖光纖綠光激光器,國(guó)產(chǎn)品牌市場(chǎng)占比較低,市場(chǎng)主要被國(guó)外企業(yè)所壟斷;固體綠光激光器方面,國(guó)內(nèi)廠商以低功率的固體脈沖為主,國(guó)外廠商以高功率連續(xù)為主。如圖4所示,中國(guó)精密加工用綠光激光器2023年的出貨量約為1350臺(tái),整體銷售額接近2億,預(yù)計(jì)2024年突破1800臺(tái),同比增長(zhǎng)33%。
圖42019-2024E年中國(guó)精密加工用綠光激光器出貨數(shù)量(單位:臺(tái))(來(lái)源:《中國(guó)超快激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》)
2022年,由于疫情的進(jìn)出口管控、國(guó)際局勢(shì)等各種客觀因素,進(jìn)口產(chǎn)品很難進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng),給國(guó)內(nèi)廠商窗口期。2023年,由于BC電池進(jìn)入了大規(guī)模量產(chǎn),帶動(dòng)了綠光皮秒激光器的出貨量,增速迅猛,出貨接近800臺(tái)。但總體來(lái)看,進(jìn)口綠光皮秒激光器的銷售額占比較高,中國(guó)市場(chǎng)規(guī)模如圖5所示。
圖52022-2024E年中國(guó)綠光皮秒激光器市場(chǎng)規(guī)模(含進(jìn)口)(單位:億元)(來(lái)源:《中國(guó)超快激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》)
總結(jié)
總體來(lái)看,超快激光器作為激光領(lǐng)域最重要的方向之一,發(fā)展趨勢(shì)可總結(jié)為以下三點(diǎn):
國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程加速:中國(guó)在超快激光器領(lǐng)域的起步較晚,但近年來(lái)市場(chǎng)增速迅猛,國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程正在加速。國(guó)產(chǎn)超快激光器在性能上逐步接近國(guó)際先進(jìn)水平,同時(shí)價(jià)格更具競(jìng)爭(zhēng)力,這為國(guó)產(chǎn)替代提供了有利條件。
技術(shù)創(chuàng)新加快:超快激光技術(shù)正朝著高功率、窄脈寬、短波長(zhǎng)的方向發(fā)展,技術(shù)創(chuàng)新是推動(dòng)行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。國(guó)內(nèi)企業(yè)正通過(guò)自主研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新,逐步減少對(duì)國(guó)外技術(shù)的依賴。
應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展:超快激光器的應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷擴(kuò)展,從傳統(tǒng)的工業(yè)微加工、科研應(yīng)用、精準(zhǔn)醫(yī)療,到新興的航空航天、增材制造等。特別是在工業(yè)微加工領(lǐng)域,超快激光器已經(jīng)開(kāi)始大批量應(yīng)用。
來(lái)源網(wǎng)絡(luò)
審核編輯 黃宇
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激光加工
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