一、中小功率雷射切割設備取代傳統加工工藝的優勢分析
與傳統刀具工具機設備相比,雷射設備採用無接觸的熱加工方式,具有極高的能量聚集性、光斑細小、 熱擴散區少、個性化加工、加工品質高、無「刀具」磨損等優勢,雷射切口光滑無飛邊,一些柔性材料自動收口,無變形,加工圖形可通過計算機隨意設計和輸出,無需繁雜的刀模設計和製作。雷射加工不僅提高了效率(某些情況下,雷射切割較傳統切割方式可提高效率8-20倍,微調薄膜電阻可提高工效1000倍),柔性加工除節省了材料,創造新工藝,提高了產品質量,賦予產品更高的附加值外,設備本身的性價比也遠高於傳統刀具工具機(以雷射裁床為例,其價格是傳統裁床的1/10左右,而加工效率與傳統裁床相近)。中小功率雷射設備可廣泛運用於柔性及固性領域的非金屬材料加工及金屬精密加工。
以柔性領域和固性領域為例,雷射加工設備與傳統刀具設備比較優勢如下:
性能對比項目 | 傳統刀具設備 | 雷射加工設備 | |
工作方式 | 刀具切割,接觸式 | 雷射熱加工,非接觸式 | |
工具種類 | 各種傳統刀具和自製刀模 | 各種波長的雷射 | |
應用領域比較 | 1、柔性材料領域 | ||
工具磨損 | 需配置專屬化刀具模塊,易磨損 | 雷射加工,無需工具 | |
加工圖形 | 有選擇,小孔,小轉角圖形不能加工 | 對圖形沒有選擇,任意圖形加工 | |
加工材料 | 受限制,有些材料如用刀具加工易起毛 | 不受限制 | |
雕刻效果 | 由於是接觸式,無法實現在布料上的精美圖形雕刻 | 可以在材料上雕刻任意精美圖形,速度快 | |
操作靈活簡易性 | 需編寫程序並製作刀模,操作複雜 | 所見即所得,簡單設置,一鍵完成加工,操作簡單 | |
自動收口 | 無此功能 | 由於是熱加工,對於需要收邊的材料,自動實現該功能 | |
加工效果 | 有一定變形,加工圖形比較粗糙 | 精美,無變形 | |
2、固性材料領域 | |||
工具磨損 | 需配置專屬化刀具模塊,易磨損 | 雷射加工,無需工具 | |
加工材料 | 受限制,比如玻璃,陶瓷,晶片等不能加工 | 對圖形沒有選擇,任意圖形加工,比如玻璃,陶瓷,晶片等 | |
刀縫大小 | 受刀具大小限制,一般在1-2mm | 非常小,一般在0.1-0.2mm範圍內 | |
雕刻效果 | 由於是接觸式,沒辦法實現在固體材料上的精美圖形雕刻 | 可以在固體材料上雕刻任意精美圖形,速度快 | |
操作靈活簡易性 | 要編寫程序,要製作刀模,操作複雜 | 所見所得,簡單設置,一鍵完成加工,操作簡單 | |
特殊工藝 | 受限制 | 應用廣泛,即可切割也可焊接,實現玻璃內雕等功能 | |
維護費用 | 經常更換刀具,並且要冷卻水,維護費用高 | 非接觸,可24小時不間斷工作,維護費用低 |
二、我國中小功率雷射切割設備市場規模分析
據《工業雷射解決方案》(ILS)統計,2008年全球雷射加工設備約為63.6億美元;而據漢鼎諮詢調研分析,其中中小功率雷射切割機約佔全球份額的10%,市場規模約為6.4億美元。2009年,受全球金融危機影響,中小功率雷射切割機行業增長將顯著減緩。2010年以後將恢復增長,到2012年,預計全球中小功率雷射切割機行業規模將達到13.1億美元。
圖表 1 全球中小功率雷射切割機行業規模
(單位:億美元)
在我國,中小功率雷射加工設備中雷射切割機和打標機佔據80%的市場份額,是中小功率雷射加工中應用最為廣泛的加工設備。2008年我國中小功率雷射切割設備市場規模為4.02億元,2009年受全球金融危機影響我國中小功率雷射切割機的增長幅度放緩,預計在中國製造業的產業升級和技術改造拉動2010年行業增速將迅速提升並保持高速增長。預計到2012年,我國中小功率雷射切割機規模將達到10.4億元人民幣。雷射切割機作為傳統工具的新型替代產品面臨的市場前景廣闊。
圖表 2 2006-2012年中國中小功率雷射切割機的銷售情況
單位:億元人民幣
中小功率雷射切割加工設備的核心元器件雷射器主要採用CO2氣體管雷射器,少量使用固體管雷射器。CO2氣體雷射器按照密封容器分為直流激勵封離型CO2雷射器(以下簡稱「玻璃管雷射器」)和射頻激勵封離型擴散冷卻CO2雷射器(該雷射器密封方式為金屬腔,以下簡稱「金屬管雷射器」)。全球金屬管雷射器製造廠家主要為美國相干公司、新銳,由於國際上金屬管雷射器技術成熟,應用較為廣泛。2008年全球中小功率金屬管雷射切割市場規模達3.84億美元,其主要市場在歐美等發達國家,隨著中國廠家掌握金屬管雷射器技術並進行產業化生產,全球中小功率金屬管切割加工設備市場規模將呈現快速增長趨勢。
圖表 3 2006年-2012年全球中小功率金屬管雷射切割加工設備市場規模及趨勢
2008年我國雷射加工設備中雷射切割設備規模約為15億元人民幣,其中中小功率雷射切割加工設備以低價位的玻璃管雷射切割加工設備為主,約佔中小功率雷射切割加工設備約為85.57%的市場份額,約3.44億元。金屬管雷射切割加工設備備約佔11.94%的市場份額,約為4800萬元。
由於整機價格較高、維護成本及售後服務等多種因素限制,金屬管雷射切割加工設備的應用推廣在我國收到了一定限制。國外中小功率雷射切割設備使用金屬管雷射器是主流方向,因為穩定可靠的產品質量,更高的效率和更強大的功能,已經彌補了其價格高昂的問題。在國內,由於以往未能掌握金屬管雷射器技術,金屬管雷射器只能主要依賴從上述兩家公司進口,在價格和供貨量上受制於國外供應商,價格相對於玻璃管昂貴且返修成本高達金屬管雷射器購價1/4以上,國內企業批量採購及推廣不積極,導致金屬管雷射器在國內應用規模較小,僅中高端客戶認可並接受金屬管雷射加工設備,普及率較低。未來隨著金屬管雷射器的國產化,我國中小功率金屬管雷射切割加工設備將逐步擺脫目前依賴進口的局面,這有利於降低金屬管雷射切割加工設備整機價格,使客戶維修費用降至幾百元,高性價比及良好的售後服務將促進中小功率金屬管雷射切割加工設備行業發展,加大金屬管雷射切割加工設備行業應用比例。預計2009年我國中小功率金屬管雷射切割加工設備市場佔比將提高至11.96%,未來國產化金屬管進入成熟階段並形成規模化效應,金屬管雷射切割加工設備市場佔比將保持穩定上升趨勢。2008年-2012年我國中小功率雷射切割加工設備產品結構變化趨勢如下圖所示:
圖表 4 2008年-2012年我國中小功率雷射切割加工設備產品結構變化趨勢
2008年我國中小功率金屬管雷射切割加工設備市場規模為4800萬元,2009年受全球金融危機影響市場增速放緩,隨著我國的紡織服裝、包裝印刷、家具製造等下遊行業的復甦、整合及產業升級以及金屬管雷射器實現國產化,我國中小功率金屬管雷射切割加工設備市場將出現跨越式發展,預計2009年-2012年行業複合增長率將達到39.20%,到2012年我國中小功率金屬管雷射切割加工設備市場規模將達到1.45億元。