激光加工技术的应用现状及发展趋势

行业动态 2015-02-04

   激光技术作为20世纪能够与原子能、半导体及计算机齐名的四项重大发明之一,走过了50年的快速发展路程,其对人类社会的发展产生了重要的影响。美国科学家凝炼出影响全球未来发展的18项重大关键技术,其中之一就是激光技术。不管在民用还是军用领域,激光技术已成为各国抢夺的战略高地和实力竞争的重要目标。激光技术在国民经济中有显著的放大效应作用,激光技术及产业不是一个单纯的产业技术,而是一个有政府政策优先支持并积极参与,由企业主导的国家战略支柱产业。

  一、激光加工技术及产业国外发展动态
  以德国、美国、日本、俄罗斯为代表的少数发达国家目前主导和控制着全球激光技术和产业的发展方向。其中,德国的工业激光处于世界领先地位,德国Trumpf、Rofin-Sinar公司在高功率工业激光器上称雄天下。美国IPG公司的光纤激光器引领世界激光产业发展方向。欧美主要国家在大型制造产业,如机械、汽车、航空、钢铁、造船、电子等行业中,基本完成了用激光加工工艺对传统工艺的更新换代,进入“光加工”时代。

  经过几十年的发展,激光技术开辟了广阔的应用天地,应用领域涵盖通信、材料加工、准分子光刻、数据存储等9个主要类别。国际激光行业权威刊物《LASERFOCUSWORLD》发布的统计资料表明,2013全世界总的激光销售超过1000亿元。其中全球激光器市场销售额较2013年增长6.0%,达到93.34亿美元。美国市场借助出口方面的出色表现有所增长;欧洲凭借德国的出口增长仅维持收支平衡;亚洲市场,东盟国家的增长抵消了中国的经济放缓以及日本的零增长。代表性的企业介绍如下。
  (1)德国通快集团TRUMPF:2014年实现营收199.7亿元,是现今全球最大的数控钣金机床制造商,也生产全球最丰富的激光产品系列。在美国Gardner公司公布的2010~2011年世界机床企业(产值)排名中,通快集团仅次于日本金切机床企业山崎马扎克排在第2位(在金属成形机床类企业中排第1位)。
  (2)美国相干Coherent:2014年度营收51.5亿元,从CO2激光器开始起家,产品包括:用于打标、切割和划线的CO2激光器;用于先进材料加工和仪器设备的半导体泵浦固体(DPSS)激光器;用于光学泵浦和材料加工的半导体激光器及其模块;用于LASIK和OLED工艺的准分子激光器;以及用于微加工的基于光纤的激光器;有着多种输出功率和波长的光泵半导体激光器(OPSL)。
  (3)美国IPGPhotonics:2014年营收为50亿元,较2012年增长20.2%。2006年在美国纳斯达克上市。
  (4)德国罗芬Rofin-Sinar:2014年营收36.2亿元,全球工业材料加工用激光器及激光加工系统的领导者,自1975年设立以来,已在全世界安装各类激光器及激光加工系统33000余台套,现拥有员工1700余名,在全球50多个国家和地区设立了营销与技术服务分支机构。
  二、国内激光产业发展现状
  1.国内激光产业整体格局
  国内激光企业主要分布在湖北、北京、江苏、上海、深圳等地,已基本形成以上述省市为主体的华中、环渤海、长三角、珠三角四大激光产业基地,其中有一定规模的企业约300家。
  2014年我国激光产业链产值约为800亿元。主要包括:激光加工装备产业达到350亿元(其中,用于切割、打标和焊接的高功率激光设备占据了67%的市场份额);激光加工在重工业、电子工业、轻工业、军用、医疗等行业的应用达到450亿元。预计在今后三年,我国激光产业平均行业复合成长率将不低于20%。
  我国激光加工产业可以分为四个比较大产业带,珠江三角洲、长江三角洲、华中地区和环渤海地区。这四个产业带侧重点不同,珠三角以中小功率激光加工机为主,长三角以大功率激光切割焊接设备为主,环渤海以大功率激光熔覆和全固态激光为主,以武汉为首的华中地区则覆盖了大、中、小激光加工设备。这四大产业带中,以华中地区尤其是武汉最具代表性,中国“光谷”的称号便是有力的证明。武汉地区可以说见证了中国激光加工产业从无到有、从弱到强的整个历程,是中国激光产业发展的缩影。
  2.国内激光产业重点单位
  激光技术在我国经过40多年的发展,有了较为雄厚的技术基础,锻炼培养了一支素质较高的队伍。以中科院四大光机所及各部委所属研究机构和一批大学为代表,形成了我国激光器系统技术研究开发的重要力量。如华中科技大学、清华大学、北京工业大学、哈工大、长春理工、北理工、浙工大、信息产业部11所(北京)、北京光电所、上海光机所、上海激光所、长春光机所、西安光机所、安徽光机所、北京中科院半导体所、209所。在部分激光器研究开发的核心技术上,形成了5个国家级的激光技术研究中心,10多个研究机构。
  我国激光产业骨干企业有:武汉--华工激光、楚天激光、团结激光、金运激光、锐科激光;深圳--大族激光、光韵达激光、光大激光、联赢激光;北京--大恒激光、11所;华东--上海团结普林玛、南京东方等。我国激光行业的八大激光上市公司分别为华工科技、大族激光、金运激光、光韵达、福晶科技、新松机器人、利达光电、上海新南洋。
  国内部分激光企业如下:
  (1)(深圳)大族激光:为国内外客户提供一整套激光加工解决方案及相关配套设施,主要产品包括:激光打标机系列、激光焊接机系列、激光切割机系列、绿激光演示系列、PCB激光钻孔机系列、CTP激光制版机系列、直线电机系列等多个系列二百余种工业激光设备及其配套产品。
  (2)(武汉)华工科技:是国家重点高新技术企业、国家“863”高技术成果产业化基地、中国激光行业的领军企业、中国电子信息企业百强。现已形成激光装备制造、光通信器件、激光全息防伪、敏感电子元器件、现代服务业竞相发展的产业格局。