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激光行业发展趋势分析

相比传统加工,激光加工技术具有精度高、速度快、非接触式、智能化、柔性化等优点。光加工逐步应用至传统制造业,大幅提高生产效率:激光打标、深雕、切割与焊接等技术逐步代替了传统的喷码印刷、金属模具钢蚀刻、机械切割工艺。2009-2019年,全球材料加工激光设备市场规模CAGR为15.4%,远高于同期机床市场规模增速6.5%。

 

欧美发达国家已经步入“光加工”时代:以德国、美国、日本等为代表的发达国家在部分大型工业领域已经基本完成了对传统制造技术的替换,2010年美国GDP的50%(约7.50万亿美元)与激光应用相关。目前我国激光应用渗透率仍相对较低,正跟随发达国家加速迈入“光加工”时代。2019年,我国激光切割设备销量仅为金属切削机床销量的9.7%,占比仍然较低。但相比2013年已提升9.4pct。

2019年,国内激光设备市场规模占比超过全球50%。随着中国激光产业的高速发展,激光市场需求逐渐转向中国。2019年,受全球经济形势恶化、贸易战等因素影响,激光市场需求萎靡,全球激光加工设备市场规模达到1,267亿元/-10%。与国外激光加工设备市场的不景气形成对比,2019年,中国激光加工设备市场规模为658亿元,占全球激光加工设备市场规模的52%,同比提升9pct。2012-2019年国内激光设备市场规模CAGR达21.4%,保持高速增长。受疫情影响,预计2020年激光加工设备销售收入达645亿元/-2.0%。

国内超60%激光设备用于工业领域,打标份额下降,切焊占比提升。2019年,工业领域激光设备收入达386.6亿元,占当年国内激光设备总收入63.9%。其中,切焊占比超过50%,打标份额从占据半壁江山快速下滑,应用场景多元化趋势明朗。

高性价比有望推动我国激光设备企业参与全球市场竞争。2019年,我国激光加工机床出口金额达8.96亿美元/+21.2%,连续四年保持高速增长。大功率和精细化加工用激光机床依赖进口现象有所改善,2019年进口金额7.16亿美元/-22.1%。

激光器是激光的发生装置,典型的激光器由光学系统、电源系统、控制系统和机械结构四个部分组成,电源系统、控制系统和机械结构共同辅助光学系统输出激光。

光学系统为激光产生最重要的组件,有三大功能部件:泵浦源、增益物质、谐振腔。

汞浦源:用于将增益物质中的粒子从基态能级提升到激发态能级,提供光源。

增益物质:吸收泵浦源提供的能量后将光放大。也称为激光工作物质,与泵浦源共同实现粒子数反转,同时决定激光器能够产生激光的波长、输出功率和应用领域。

光学谐振腔:泵浦光源与增益介质之间的回路,通过两个镜面间的不断反射,控制激光输出。

按增益介质划分:气体、液体和固体。气体中具有代表性的是CO2气体激光器,固体中具有代表性的是宝石激光器、YAG激光器、光纤激光器、半导体激光器。

光纤激光器是目前的主流。主流激光器历经了其他固体激光器、CO2激光器、光纤激光器的发展过程。2018年全球工业激光器销售收入为50.6亿美元,其中光纤激光器销售收入为26.0亿美元,在工业激光器销售收入中占51.5%,而在2009年光纤激光器的市占率仅为13.7%。过去十年光纤激光器收入在工业应用领域的复合增长率为35.5%,远高于工业激光器整体收入的复合增长率17.0%。

未来半导体激光器或将崛起。半导体可以作为光纤激光器的泵浦源,也可直接制作激光器。随着半导体耦合等技术的进一步发展,半导体激光器已经应用到激光加工、3D打印、激光雷达、生命科学与健康和红外照明与显示等诸多领域,是未来光电行业中最有发展前途的领域。

2019年全球激光器销售收入规模达147.3亿美元/+7.0%,其中工业激光器销售收入51.6亿美元,占比35.0%。行行查,行业研究数据库 www.hanghangcha.com根据IndustryPerspective,预计到2023年,我国工业激光器总体市场规模可达241.92亿元。2019年,国内光纤激光器销售收入达83亿元/+7%。2018年国内光纤激光器销售收入即达到全球光纤激光器销售收入的45%。预计2020年光纤激光器销售收入约为86亿元。

低功率光纤激光器已基本实现国产替代。近年来国内小功率光纤激光器出货迅猛,国产100W以下光纤激光器从2013年1.3万台上升至2019年的12万台,CAGR达45%,市占率也从2013年的72%提升至2019年的99%,基本实现国产替代。《2020年中国激光产业发展报告》预计2020年出货量突破13万台,市占率进一步提升。中功率国产市占率超过一半。中功率光纤激光器市场持续景气,出货量年增速保持在15%以上。国产市占率从2013年的16.7%快速上升至2019年的56.7%,《2020年中国激光产业发展报告》预计2020年进口将进一步压缩。

高功率进口替代有望逐步实现。2019年国产高功率光纤激光器出货量近4000台,增速达100%,国产化率大幅提升至56%(2017年为19%)。其中超高功率6kW有超过800台,主要得益于锐科激光和创鑫激光国产3kW和6看W超高功率激光器技术不断成熟,实现对IPG的进口替代。预计未来万瓦级国产光纤激光器市场也有望逐渐打开。制造业快速发展催生技术更新需求,拉动激光设备朝高功率方向发展。近年来,随着我国制造业快速发展,传统工业制造技术更新升级需求旺盛,行业对激光设备需求提高。例如光纤激光器应用于激光切割设备近两年平稳增长,2019年激光切割设备达4.10万台/+18.8%,高功率占比17.1%。激光焊接等设备也不断向高功率方向发展,将进一步拉动高功率激光器实现进口替代。

 

 

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