激光加工设备行业市场现状调查及投资策略

激光加工设备行业市场现状调查及投资策略激光切割行业发展激光切割是一种成熟的工业加工技术，具有高度的灵活性，且无接触和无应力，可直接从工件中生产出成品零件。激光切割是一个非常精确的过程，具有出色的尺寸稳定性，非常小的热影响区和狭窄的切缝。近年来，脆性和透明材料的切割为超短脉冲和紫外激光器提供了机会，中国制造业的快速发展，传统工业制造技术的更新升级，带动了激光切割成套设备的销售。应用于激光切割系统的光纤激光器数量在近两年平稳增长，激光切割设备也在朝高功率方向发展。2019年，各个行业对激光设备的需求不断提高。激光设备的批量化生产，带动了中功率激光切割装备的快速发展，加剧了产品的竞争性，并导致中功率切割装备的毛利率越来越低，因此激光加工厂商们开始向高功率产品段进军。2019年高功率激光切割设备如雨后春笋般地涌向市场，12kW、20kW、30kW甚至40kW的超高功率激光切割机也已经问世。2019年，中国销售了约34000台中功率激光切割系统和7000台高功率激光切割系统。功率的大幅提升也增加了设备集成难度，给上游配件厂商和系统厂商提出了诸多挑战。一些核心单元如万瓦级切割头、自动调焦系统、智能总线系统及温控系统等亟待提档升级。然而，国产配件厂商和系统集成商从未缺席自主发展之路，纷纷加入支持行列。激光加工设备行业发展现状及趋势总体上看，我国激光加工设备行业近年来发展迅速，但在核心技术水平及应用渗透率等方面较发达国家仍存在一定差距。作为实现传统制造业向智能制造迈进的核心技术之一，国家高度重视并大力支持激光加工技术的产业化发展，并为进一步扩大应用范围提供政策引导，持续推动我国制造业生产方式和制造工艺的转型升级。（一）激光加工设备行业核心零部件逐步实现国产化激光器是激光加工设备的核心部件，而激光器核心器件包括泵浦源、光学谐振腔等，由于其技术壁垒较高，导致长期以来我国激光器核心器件的进口依存度较高。为降低对激光器核心部件的进口依赖和生产成本，近年来国内厂商纷纷加大自主研发力度，投入更多科研资源，我国激光器行业逐渐步入快速成长阶段，国产化程度逐年提升。以光纤激光器为例，根据《2022中国激光产业发展报告》，从市场渗透率来看，在1-3KW功率段光纤激光器市场，2022年国产光纤激光器市场份额预计将达到97．3%，已基本实现国产化；在3-6KW功率段光纤激光器市场，国产激光器渗透率由2018年的15．8%迅速提升至2022年（预计）的95．7%；在6-10KW功率段光纤激光器市场，2022年国产渗透率预计将达到58．6%。在10KW以上功率段光纤激光器市场，国产激光器渗透率更是从2018年的5．7%快速增长至2022年（预计）的64．1%。随着国内激光器企业综合实力的增强，国产激光器与国际技术差距逐步缩小，低功率激光器已基本实现，中功率、高功率光纤激光器国产化率快速提升。未来随着技术差距的进一步缩小，预计国产激光器功率和性能将逐步提高，高功率段光纤激光器领域的国内外品牌竞争将愈演愈烈，激光设备核心零部件的国产化率也将进一步提升。（二）激光加工设备行业下游应用领域广泛，持续向高功率、短波长、窄脉宽方向发展随着我国国民经济的快速发展与国家战略的深入实施，工业生产中各类金属、非金属工件的加工需求持续旺盛。随着激光技术的进步及对传统加工工艺的替代，近年来激光加工设备的应用领域快速拓展，国内激光加工设备市场迎来高速增长期。目前，激光加工设备广泛应用于汽车零部件、工程机械、桥梁建筑模板、装配式建筑、特变电输送铁塔、材料加工与光刻、航空航天、通讯与光储存、医疗美容等多个行业。具体而言，在宏观加工领域，汽车、工程机械、航空航天器等领域大型加工件的切割、焊接可通过激光加工方式实现，相较传统加工方式可大幅提高加工效率和加工精度；在微观加工领域，激光加工覆盖半导体、LED、OLED、液晶显示等领域的精密加工环节。整体上看，激光加工具有精度高、效率高等显著优势，在诸多加工领域替代传统加工设备，一方面其广泛应用显著促进了下游产业链的协同发展，同时催生了新的产业形态，另一方面下游应用领域的不断拓展亦促进了激光加工技术的持续优化升级。根据《2022中国激光产业发展报告》数据，2021年我国激光加工设备行业市场规模达到821亿元，预计2022年国内激光加工设备行业市场规模将达到876亿元。随着新冠肺炎疫情后国民经济的持续复苏、传统制造业转型升级的进一步推进以及激光技术不断发展成熟，各行业对激光加工设备的需求将不断增长，激光加工设备市场将迎来较长的发展机遇期。此外，在国内制造业转型升级不断深化的背景下，为更好的满足高端制造业日益增长的高强度加工、精密加工需求，激光技术不断向高功率、短波长、窄脉宽方向发展。更高的功率能够提高设备对工件的加工速度和强度，提升加工效率；波长更长可使激光束集聚性更好，在加工中形成更小的光点，提升加工精度；更窄的脉宽能够降低加工时对工件表面的损伤，从而使加工的效果得到优化。（三）激光加工设备日趋数字化智能化当前全球已步入数字经济时代，随着信息技术发展和跨领域应用逐渐增加，其与制造业的融合日趋紧密，推动制造业不断向着云化、智能化方向发展，其中工业互联网是重要的实现方式。在此背景下，处于制造业前端的激光加工设备已不仅仅是独立运行的工业机器，而是通过结合工业互联网技术与激光加工技术，可实现生产计划管理、设备在线监控和维护、故障在线诊断等一系列功能的数字化设备，可帮助生产企业提升效率、降低成本。未来随着各类信息技术与激光加工技术进一步结合，激光加工设备将能够更好的为制造业企业转型升级提供支持。此外，通过激光技术与数控技术的融合还可使激光加工设备具备对加工流程的分析、判断、执行等能力，从而更好地实现制造流程的自动化、智能化。目前，市场上主流的激光切割、焊接、熔覆设备已可通过数控系统和自动化传动装置实现对加工头运行、出光的精准控制，而数控系统还能够实现整个激光加工生产线中各台设备间的协调高效运行，在减少人力成本的同时，进一步提升加工效率和品质。未来随着国家智能制造战略的进一步落地，我国激光加工设备领域持续向数字化、智能化发展将成为必然趋势，也将有更多智能化激光加工设备涌现并应用于国民经济的各领域，推动制造业向着智能制造方向发展。（四）激光加工设备日趋集成化柔性化随着国民经济日益发展，装备制造业下游客户的应用场景和个性化加工需求日趋增多，要求激光加工设备具备更广阔的适用领域和更完善的协同加工能力以满足客户的多元化需求。在生产实务中，功能单一的激光加工整机设备已逐渐无法满足制造业企业精密、复杂工件的加工需要，因此，采用产线集成化设计、模块柔性化生产，能够根据客户需要实现多环节、多工序加工的激光加工智能制造生产线日益受到制造业企业的青睐。相较仅能完成单一加工环节的单台激光加工设备，激光柔性加工生产线可根据客户需要完成包括切割、折弯、焊接、熔覆、打标、智能搬运与码垛等在内的多道工序，帮助客户大幅提升整体生产效率。预计集成化、柔性化将成为未来激光加工设备行业新的发展方向和机遇。（五）激光加工设备应用领域不断拓展随着激光技术的持续进步，激光加工设备的应用场景不断拓展。面对不同领域日新月异的加工需求，激光加工技术还可与其他众多技术融合，进而孕育出新兴技术和产业。近年来，激光加工技术越来越多地渗透进入材料加工与光刻、高端工程机械、桥梁建筑模板、装配式建筑、特变电输送铁塔、航空航天、通讯与光储存、医疗美容等工业及消费领域，未来广阔的发展空间为激光加工设备提供了广阔的发展机遇。激光增材制造行业发展在过去的几十年中，激光增材制造得到了越来越多的关注，激光已成为增材制造（AM）越来越重要的核心，基于激光的增材制造系统占金属增材制造市场收入的一半以上，全球增材制造市场预计在2019年为7．74亿美元，预计到2024年将达到3．2亿美元。毫无疑问，基于激光的增材制造已成为激光行业的一个非常重要的应用领域。使用增材制造（尤其是金属制造）的关键要求之一是获得所需的力学性能。由于增材制造涉及许多会影响工艺条件的变量，因此仅通过试验来确定所得力学性能的尝试可能既耗时又昂贵。为了减轻这个问题并获得对过程的深入了解，已经进行了许多开发预测性过程模型的尝试。AM的预测模型可以大致分为三类：AM过程热模型、微结构预测模型和力学性能预测模型。激光增材制造面临巨大挑战，只有克服这些挑战，才能被接受为经济上可行的工业制造工艺。但与此同时，它也提供了前所未有的机会来制造那些传统制造工艺无法制造的新产品。显然，一项重大挑战是通过基于物理学的建模或数据驱动的方法来建立过程-微结构-属性关系，以促进增材制造零件的鉴定过程。此外，必须同时开发可靠的过程中监视方法。激光金属AM提供的新机会包括制造大量定制的零件（例如医疗植入物），具有所需局部特性的功能渐变零件，用于制造智能或超材料结构的拓扑设计，几何形状复杂的零件（例如：热交换器），新型材料的合成，需要跨学科的人们共同努力，以产生新的设计和材料，从而加速AM在制造业的应用。光纤激光器行业发展2019年光纤激光器市场是竞争激烈、也是继续发展的一年。2019年中国光纤激光器市场销售总额超过82．6亿元。从我国光纤激光器市场来看，国产光纤激光器逐步实现由依赖进口向自主研发、替代进口到出口的转变。随着国内光纤激光器企业综合实力的增强，国产光纤激光器功率和性能逐步提高，我国光纤激光器市场从2015年的40．7亿元增长到2019年的82．6亿元，预计2020年会小幅增长到85．6亿元。随着光纤激光器市场规模的不断扩大，光纤激光器核心器件的方案已基本成形，激光产业链日趋成熟，激光器的核心器件国产化率也随之提高，进而使得激光器的成本逐渐下降。激光器的价格战也出现了阶段性的变化，价格竞争主战场从1~3kW产品段转移至6~40kW产品段。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