智能制造生产线行业市场前瞻与投资战略规划

智能制造生产线行业市场前瞻与投资战略规划激光加工设备行业面临的机遇与挑战（一）激光加工设备行业面临的机遇1、国家产业政策支持激光加工行业发展激光加工技术凭借其精度高、速度快、加工效果好等优势正逐步实现对传统加工技术的替代，在制造业转型升级过程中发挥着关键作用。激光加工装备作为激光技术在生产实践中的重要载体，属于国家政策重点扶持领域。政策支持为激光加工装备市场的快速发展奠定了坚实基础。2006年《国家中长期科学和技术规划纲要2006-2020》中就将激光技术列为未来发展的前沿技术之一，近年来国家陆续出台多项政策，多方面引导、助力激光加工设备行业发展。《战略性新兴产业分类（2018）》将激光切割设备、激光焊接设备、激光热处理和熔覆设备作为战略性新兴产业中的智能制造装备产业的重点产品和服务列入指导目录。《产业结构调整指导目录（2019年本）》将激光切割和焊接设备列为鼓励类产业。2020年1月，科技部、发改委、教育部、中国科学院、自然科学基金委联合发布了《加强从0到1基础研究工作方案》，方案提出未来将重点支持人工智能、网络协同制造、3D打印和激光制造等一系列重大领域，推动关键核心技术突破。2021年3月，全国人大审议并通过《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》，规划提出未来将重点培育先进制造业集群，推动集成电路、航空航天、船舶与海洋工程装备、机器人、先进轨道交通装备、先进电力装备、工程机械、高端数控机床、医药及医疗设备等产业创新发展。2、激光加工可实现对传统加工方式的替代，激光加工设备行业成长空间广阔相较传统加工工艺，激光加工技术具备可加工材料范围广、加工效率高、加工精度高、工件形变小等优势。凭借以上技术优势，激光加工技术在材料切割、焊接、增材制造、喷码打标等领域正逐步取代传统加工工艺，并被广泛应用于制造业。此外，激光加工数控工业软件还可与计算机数控技术、自动化技术等相结合，组成智能激光加工设备，实现对不同材质、不同形状及不同体积的材料的精密加工。随着激光技术的进步与快速迭代，激光加工设备的成本逐步下降，激光加工技术将加速取代传统材料加工技术并应用于制造业的各个领域，大幅提升工业生产效率，推动制造业的转型升级，激光加工行业也将迎来加速成长阶段。3、产业链配套日益完善激光加工设备行业市场广阔规模效应凸显我国珠三角地区长三角地区华北地区以及长江中下游地区已逐步发展为全球重要的激光产业基地，广泛分布着激光上下游企业、科研机构和制造业客户集群，已逐步发展并形成覆盖光学原材料、激光光学器件、激光器、激光数控系统以及激光加工设备等环节的完整产业链条。同时区域区位优势凸显，具备良好的陆路、水路和航空交通条件，原材料和产成品进出便捷高效。（二）激光加工设备行业面对的挑战激光行业目前处于快速发展阶段，技术研发、工艺优化、产能扩充、营销推广对于行业内企业的资金实力提出了较高要求。面临着产能扩充带来的原材料采购、存货管理等运营环节急速增长的资金需求。激光焊接行业发展近年来，激光焊接设备在五金建材、汽车制造、电子产品、医疗设备、新能源电池及航空航天等行业逐渐替代传统焊接设备，占据市场份额。在汽车工业中，白车身（BIW）焊接被广泛使用，需要多达2000~5000个点焊，传统上是通过电阻点焊来完成的。然而，镀锌钢板的电阻点焊存在许多问题，例如，焊接所需的时间长，电极的维护成本高以及锌涂层黏附在电子产品上等问题。随着汽车工业向更轻量级结构发展，铝和镁合金等其他材料正在成为替代镀锌钢的候选材料。由于BIW约占车辆重量的27%，因此使用这些轻质材料有望减轻车辆的总重量。然而，对于这些材料，与电阻点焊有关的问题更加严重。采用激光焊接，可以克服其中一些问题。除BIW之外，激光焊接还应用于发动机零件、变速箱零件、交流发电机、螺线管、燃料喷射器、燃料过滤器及燃料电池等。在航空航天工业中，已经使用激光焊接来连接各种超级合金，例如镍基合金和钛基合金。Ti6Al4V合金通常用于涡轮发动机的静态和旋转组件。此外，Inconel718通常用于在高温下运行的航空发动机和燃气轮机的组件。由于这些合金非常昂贵，因此与减材制造工艺相比，焊接具有减少材料消耗的潜力。铝合金在航空航天工业中也非常流行，在某些情况下，激光焊接可以提供比其他焊接技术（例如：搅拌摩擦焊）更强的竞争优势。近年来，因异种材料的焊接可以降低零件成本和设计灵活性而变得越来越流行，激光焊接已用于连接聚合物和塑料。早期，CO2激光主要用于塑料部件的焊接，因为激光能量很容易在其10．6mm的长波长处吸收。大多数塑料在红外波长下是透明的，但在长波长下是不透明的。近年来，透射激光焊接（TLW）已成为一种使用内部吸收器焊接塑料的可行方法，这仅在焊接界面处提供了一种吸收热量的方法，并将热影响区最小化。以家电和汽车内饰为代表的塑料焊接设备和以医疗器械为代表的陶瓷焊接设备，也已成为激光焊接重要的发展方向。经过近10年的发展，国内激光复合焊接技术和工艺取得了长足进步，已经在船体的大幅面构件和复杂曲面构件焊接中得到小批量应用。2019年，手持激光焊接机异军突起。由于设备本身准入门槛不高，加上在使用过程中可以满足脉冲焊、准连续焊和连续焊的自由切换，适用于各类工件的复杂焊缝，该市场出现了一股发展热潮。近两年，全国有数十家企业投入这一领域。然而，国内企业在该领域的专利布局明显不足，国内最早的一篇手持焊接设备专利始于2003年，居然来自美国霍利韦尔公司。没有专利的支撑，国内在该领域的行业标准也基本处于裸奔状态。低门槛预示着高竞争，预计未来2~3年，半数以上的手持焊接设备企业将因自身技术竞争力的匮乏以及产品利润的殆尽而退出该市场。激光设备行业的特点和发展趋势（一）激光加工技术概况激光是指窄幅频率的光辐射线通过受激反馈共振与辐射放大产生的准直、单色、相干的定向光束。作为一种新光源，激光以其方向性好、单色性好、相干性好、能量密度高等特点，在工业、信息、医学、商业、科研等多个领域都得到了广泛的应用。激光在工业上的应用主要体现在利用激光束与物质相互作用的特性对材料进行加工处理，激光加工按激光束对材料的作用效果可划分为激光切割、激光焊接、激光熔覆、激光清洗、激光打标等。激光加工技术凭借其精度高、速度快、加工效果好等优势正逐步实现对传统加工技术的替代，并成为国家大力支持和推广的高新技术之一。在当前全球经济逐步回暖、制造业投资显著增加以及智能制造加速推进的大背景下，激光加工技术下游应用的深度和广度将得到进一步扩展。激光加工技术已被广泛应用于工业、信息、医学、商业、科研等领域。在工业领域，激光加工可用于多种金属、非金属材料的加工，尤其是高硬度、高脆性以及高熔点的材料。激光加工相较传统加工方式具有可加工材料范围广、加工效率高、加工精度高、工件形变小等优势，是对传统加工技术的革新，可推动传统制造业全面转型升级和跨越发展。从应用领域来看，激光加工可细分为激光切割、激光焊接、激光熔覆、激光清洗、激光打标等，激光加工技术在以上领域均展现出突出优势。（二）激光加工技术特点顺应高端制造精密制造趋势，正加速实现对传统加工方式的替代激光加工技术凭借可加工材料范围广、加工效率高、加工精度高、工件形变小等优势，在材料切割、焊接、增材制造、喷码打标等领域正逐步取代传统加工工艺，并被广泛应用于材料加工与光刻、通信与光存储、仪器与传感器、医疗与美容、科研与娱乐及打印等领域。此外，激光加工数控工业软件还可与计算机数控技术、机械自动化技术等相结合，组成智能激光加工装备，实现对不同材质、不同形状及不同体积的材料的精密加工。当前国家大力支持传统制造业向高附加值、高技术壁垒的高端制造及精密制造转型升级，同时，随着激光技术的进步与快速迭代，激光加工设备的成本逐步下降，预期激光加工技术将加速在制造业诸多领域全面取代传统加工技术，大幅提升工业生产效率，推动制造业的转型升级。（三）经过长期技术积累和产业化应用实践，激光加工行业已形成完善的产业链体系经过长期技术积累和产业化应用实践，激光加工行业已形成完善的产业链体系。产业链上游主要包括光学材料和元器件、机械、数控、电源及辅助材料等，中游主要为各种激光器及其配套装置与设备，下游则以激光应用产品、激光制造设备、消费产品为主。激光冲击喷丸行业发展激光冲击喷丸是一种新兴的喷丸技术，它将残余压缩应力引入金属表面以改善疲劳和腐蚀性能。与在过去60年中被广泛使用的传统喷丸处理相比，激光冲击喷丸可以产生更深的等离子体变形深度和更高的残余应力，而不会留下粗糙的表面。这种更深、更高的压缩残余应力又导致更长的疲劳寿命。此外，还可以提供更高的耐蚀性。激光喷丸技术最早是在20世纪60年代初发现和研究的，在美国巴特尔实验室进行了原型设备的初步可行性研究。然而，由于缺乏可靠的、高重复率和高平均激光功率，因此长期没有被商业化应用。为了减轻飞机涡轮发动机的风扇叶片前缘上的异物损坏，GE飞机发动机公司（俄亥俄州辛辛那提市）于1997年开发了第一个商业应用程序。关于激光冲击喷丸的研究可分为基础研究和应用研究。前者主要涉及对过程中基本物理学的理解，后者则是在不同参数和配置下进行激光冲击喷丸的案例研究，并将其应用于不同的材料。在要求提高工程部件疲劳寿命的应用中，激光冲击喷丸处理是至关重要的过程。激光加工行业现状及发展前景分析激光加工技术作为现代制造业的先进技术之一，具有传统加工方式所不具有的高精密、高效率、低能耗、低成本等优点，在加工材料的材质、形状、尺寸和加工环境等方面有较大的自由度，能较好地解决不同材料的加工、成型和精炼等技术问题。激光是指通过人工方式，用光或放电等强能量激发特定的物质而产生的光。激光是20世纪以来继核能、电脑、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为最快的刀、最准的尺、最亮的光。激光是指原子受激辐射的光，故名激光。激光相比普通光源具有单色性、相干性、高亮度及高方向性。激光应用广泛，包括激光打标、激光焊接、激光切割、光纤通信、激光测距、激光雷达、激光武器、激光唱片、激光矫视、激光美容、激光扫描、激光灭蚊器、LIF无损检测技术等。激光起始于1917年爱因斯坦提出受激发射理论，即一个光子使得受激原子发出一个相同的光子。之后的40年时间激光技术在理论上逐步走向成熟。20世纪后，激光行业进入快速发展阶段。激光产业链上游是利用半导体材料、高端装备以及相关的生产辅料制造的光学元器件、光学材料等，主要包括激光晶体材料、光学镜片、泵浦源、振镜、光栅、激光芯片、特种光纤、光纤合束器等一系列核心部件，是激光产业的基石。中游则是利用上游激光芯片及光电器件、模组、光学元件等进行各类激光器的制造与销售;下游为激光设备集成商，产品最终应用于先进制造、医疗健康、科学研究、汽车应用、信息技术、光通信、光存储等众多领域。随着科技的发展，激光加工行业逐步引入了机器视觉，有效的提高了激光加工设备的精确性，智能性和自动化性能，满足现代化工业大批量、大规模的生产质量要求，降低不良品生产，节约成本，促进了企业的生产发展。激光焊接以其无焊接污染和无形变的优点在精密仪器焊