1、国内外激光加工产业和市场发展概况 1、概述 激光和激光加工是一门发展极快的高新技术,已成为发展新兴产业,改造传统制造业的关键技术设备之一。各种激光（标记、焊接、微调、打孔、切割、划线、热处理等）系统、设备,已经或正在进入各工业领域,诸如电子、轻工、包装、礼品、小五金工业、医疗器械、汽车、机械制造、钢铁、冶金、石油等,为传统工业的技术改造和制造业的现代化提供先进的技术装备。 近 20 年来,中国的改革开放和迅速发展着的市场经济,极大地推动着高新技术的研发和应用。激光科学技术和激光加工是中国发展较快的高新技术产业之一。至今,国内从事制造工业激光系统公司超过 100 家,正在形成研发、批量生产和供、
2、销、维修服务的体系。国产激光器已能批量生产供应中、小功率（30W 500W）的 Nd:YAG 固体激光加工系统设备和高功率（100W-5kW）CO2 激光加工系统设备。国内工业激光制造企业已能小批量提供低、中档的激光标记、划线、焊接、切割、打孔等设备。中国的激光器和激光技术产业的初步规模正在形成。据中国光学光电子行业协会(COEMA)激光分会的统计10,2001年全国激光加工系统设备产值为 6.3 亿元人民币,相对 2000 年增长 86%。2002 年全国激光加工系统设备产值首次突破 10 亿元,达到 10.355 亿元,又比 2001 年增长 65%。据统计1,2002 年全球激光加工市场
3、销售额为 29.9 亿美元（约 260 亿人民币）,两者相比,中国约占 1/26。 中国国内存在着巨大的激光加工应用市场,而这个市场因中国加入 WTO 以来国内正在迅速形成的“全球制造基地”而获得快速增长。国内外投资者和激光业者正在抢滩这一市场。因此中国的激光加工技术市场将迅速增长,中国激光加工技术产业化将会加速实现。国内外从事激光器和激光加工技术系统研发、生产和经营的企业正面临极好机遇和挑战。 2、激光加工市场 2.1 国际市场 据 ILS (Industrial Laser Solutions) 统计,全球工业激光系统的产值 1997 年为 20.63 亿美元,1998 年为 23.38亿
4、美元,1999 年为 25.91 亿美元,从 1997 年至 1999 年全球工业激光系统的产值年增长率一直保持在 13左右。但 2000 年全球工业激光系统的产值仅为 27.76 亿美元(约 229 亿人民币),其年增长率降为 7左右,开始受到网络经济泡沫,美国和全球范围经济衰退的影响。 在 2003 年 1 月 ILS 发表的校正后统计数字中1,对原 2001 年为 0.5%负增长的预计数字作了修正,计入了2001 年中国工业激光系统市场额增长较大的因素,将 2001 年全球工业激光系统产值改为 28.75 亿美元,比2000 年增长 9.6%。显然,中国的激光加工市场增幅已明显地牵动着国
5、际激光加工市场。2002 年全球工业激光系统产值约为 29.9 亿美元,估计 2003 年为 31.11 亿美元,预计 2004 年为 32.11 亿美元。这说明近几年这个市场的年增长率有所降低 ,保持在 3-5%左右,预计未来几年的年增长率将维持在 5%左右。 工业激光设备的应用市场直接受到电子、微电子、光电子工业、通讯工业和光机电一体化系统设备市场发展的影响。激光加工系统是满足上述新兴产业和先进制造技术装备所必备的。而 CO2 激光器、半导体激光器、固体激光器、半导体泵浦固体激光器、准分子激光器、光钎激光器及其加工设备正是需求最大、发展最快的工业激光加工系统。 2001 年的经济衰退使得半
6、导体工业受到重创2,相关的半导体加工制造、材料加工、标记和微细加工等行业受到影响,例如用于光刻设备的准分子激光器和用于半导体加工生产测量系统的 He-Ne 激光器的销售严重下降。此外,由于电信行业的不景气使光纤光栅生产过剩,导致用于制造光栅的准分子激光器,金属蒸汽激光器或氩离子激光器没有市场。约占全球工业激光器销售额 40 的大功率 CO2 激光器销售受到打击最大。以美国为例,2001 年的 CO2 激光器销售额下降了 40。与 2000 年相比,非二极管激光器呈现负增长。 从国外激光加工系统应用方式来看,以 2001 年为例,其中激光切割占总销售额的 37 %,激光标记占 36%,激光焊接占
7、 12%,激光微加工占 10,激光打孔占 2,其它应用占 3。 激光加工在不同国家的各工业领域中的应用范围及程度是不同的。上世纪九十年代,美国、德国和日本的激光加工应用已很普遍。日本在 1990 年的工业激光系统设备已达 3000 台,1997 年高达 5000 台,至 2000年日本的工业激光加工系统已约占全球的 1/33。 在激光加工应用市场范围方面,国内外的区别较大,国外激光加工应用一开始便立足于高科技、高技术行业,如汽车制造工业,半导体工业,航空航天工业等,例如上世纪九十年代中期,美国、日本的激光加工应用已主要集中在电子、半导体、汽车工业领域,所占份额约为本国激光加工设备的 25-30
8、%。上述这些工业激光应用行业恰恰是十几年前我国比较弱小的行业。中国激光加工设备最初的应用在较发达的是轻工业、纺织业、服装以及电子工业等。这些情况现在也恰恰给海外的工业激光制造厂家提供极好机遇,便于将成熟的中、高档工业激光系统抢入中国市场。 2.2 国内市场 中国国内工业激光市场的起步晚于发达国家 20 年左右,可以说中国的激光产业在 1995 年前后才刚刚起步,而在当时,国外发达国家的工业激光系统已得到广泛的应用。 国内工业激光加工设备的销售台数和销售额自 1995 年才开始有较大的增长,在 1995 年至 1996 年,1999年至 2000 年至 2001 年呈现高峰,有成倍增长。但因起点
9、低,至 1999 年的产值仅为 1 亿 6 千万元,至 2000 年达到 3 亿 4 千万元,比 1999 年增长 112%,增长较快的原因是电池激光封焊和电子元器件,小五金的激光标记市场采用了大量的 YAG 激光焊接机和激光标记机。2001 年国内工业激光加工系统的产值为 6 亿 3 千万元,比2000 年增长 86%,2002 年为 10 亿 3 千万元,比 2001 年又增长 65%,其主要原因除激光标记和电池封焊获得持续增长外,国产激光切割、熔敷系统应用的增长较大。 2002 年我国激光打标机市场销售额达到 5.029 亿元,比 2001 年增长 75.7%,激光切割机市场销售额达到2
10、.417 亿元,比 2001 年增长 75.6%,激光加工机市场销售额增长幅度最大,达到 9746 万元,比 2001 年增长550.5%,激光焊接机市场销售额达到 8655.7 万元,比 2001 年增长 19.9%,激光快速成型机市场销售额达到4750 万元,比 2001 年增长 90.2%。此外 ,微调机、划片机市场销售额也有不同程度增长。激光热处理机市场销售额 2002 年出现下降,由 2001 年的 7370 万元减至 1148 万元,下跌了 84.4 %,减少了 6222 万元之多。 工业激光加工设备首先在中国国内经济较发达、较活跃地区获得快速应用5。例如在广东省于 2002 年底
11、便约有 1500 多台 CO2 和 Nd:YAG 激光标记机,用于 PC 键盘等其他元器件的加工；约有 800 台激光焊接机用于电池密封焊（约占全球 90数量的电池产于中国,尤其在广东省）；约有 100 多台激光划线机用于太阳能电池晶片和芯片的加工；目前有 100 多台用于首饰（宝石）加工的激光焊接系统,其中 90购自意大利；约有 20 多台高功率 CO2 激光切割系统用于钢板切割。 又如,位于长江三角洲地区,包括上海和周边地区,正在使用的激光加工机也有几百台。例如,浙江省桥头镇用于衣服纽扣打标的激光标记机已有 100 多台,该小镇生产的衣扣占全球衣扣市场的 40多5。 中国国内已建立近 10
12、0 个激光加工站,为一些临时需要激光加工业务的中小型企业提供服务。过去 5 年,国内已有几十台快速激光制模系统。 近几年来,随着国内经济的快速发展和各种激光加工技术系统的进步,工业激光应用市场在不断扩大,激光加工领域在不断开拓,由钟表、电池、衣扣等轻工行业,向电子行业、机械制造业、汽车制造业、航空、动力和能源、以及医学和牙科仪器设备制造业等应用领域拓展。 2001 年我国激光加工领域中各类激光加工机所占比例。国外在激光加工领域中,2001 年激光切割已占37,国内市场仅占 21.7,可以看出,国内这个市场的扩大余地较大。2001 年国外的激光标记占 36,而且主要应用于机械、微电子工业方面。国
13、内激光标记占国内工业激光市场 45.3,并且主要应用于轻工业品、小五金工业品等领域。这表明国内激光标记将要占领的应用领域很大。 近年来,海外公司正在快速进入中国加工市场,占领中、高档产品空缺市场和开拓国内企业尚未进入的市场。例如,Thyssenkrupp Tailored Blank GmbH 和武汉 Zheng-ren 汽车元配件有限公司合作,在武汉开始接受定制坯件的焊接,激光焊接生产线每年加工 6 万吨。总部设在德国的工业激光器制造商 Rofin-Sinar 已在中国台北建立一家子公司-Rofin-Bassel 台湾有限公司,并早已进入大陆市场,2003 年 Rofin 的市场增长将达10
14、002000 万美元,产品集中在标记、切割和焊接的激光器,有望在 5 年后在中国市场增长率 10以上。我公司是一家北京京国营 772 厂与美国 SIDA 的合资公司,引进 Rofin-Sinar 公司轴向快流 CO2 激光器制造技术,推出由 Rofin-Sinar 公司的元器件制造的 500W、700W、1000W、1500W、1700W 、2000W、2800W 系列的 CO2 激光器。全球著名激光加工设备生产厂家德国 Trumpf 公司（产值占全球第一）,也与瑞士营销集团 Siber Hegner 联合,在上海建立了 Trumpf Siber Hegner 公司,将集中精力开发核心产品用于
15、激光切割、打孔和成型的机床,并在江苏省建立激光加工中心。2001 年在北京工业大学建立的“中德激光技术中心”,正在推进我国和德国在激光技术和激光材料加工方面的合作与交流、人才培训和咨询业务,2003 年已正式启动“中德激光技术培训中心”。 3.国内工业激光设备企业和研制生产概况 自上世纪 90 年代开始,随着市场经济快速发展,国内出现了许多从事研制、生产和经营激光器和激光加工设备的公司。按现代企业制度建立的这些新兴公司（企业）,经营理念完全定位于市场经济,在市场中找生机,发挥企业优势,择优而用,满足用户要求,通过融资,壮大财力,吸纳海内外技术优势,通过各种渠道,形成自家的技术优势和服务于用户的
16、产品优势。短短几年,这些公司发展极快。至今已有 100 多家从事激光加工的制造企业,其中一些是由激光技术应用研究所建立的,另外一些是新兴的私人拥有的民营激光公司。这些公司已成为国内激光加工市场的主力,他们制造的工业激光器、元器件和激光加工系统（激光标记、划线、微调、切割、焊接、表面处理、微加工、直接成型）约占国内总市场 90%以上份额。 部分国内从事激光器和激光应用研发的激光加工中心、研究所和大学。目前较具规模的部分激光加工系统制造厂家。这些单位具有批量、小批量供货能力,通常在接到订单后半年内可以交货。大部分产品销往国内市场,少量销往海外。 激光加工系统基于不同的应用,名目繁多,归纳起来,有激
17、光热处理机、激光切割机、激光雕刻机、激光标记机、激光焊接机、激光打孔机和激光划线机等。上述激光加工系统的构成包括三部分：（1）工业激光器,主要是 YAG 激光器、CO2 激光器、准分子激光器和大功率半导体激光器、全固体激光器（DPSSL）等；（2）多自由度加工机（机床、控制系统等）；（3）激光加工工艺（即加工用的软件等）。 国内外激光器和激光加工设备发展概况。可以看出：（1）国内缺少适合中、大功率激光加工系统用的商品级可靠、稳定的 YAG 固体激光器和 CO2 激光器；（2）国内尚无适合激光加工的商品级新型大功率半导体激光器泵浦固体激光器（DPSSL）；（3）国内尚无商品级的可靠、稳定、长寿命准分子激光器和光纤激光器。 4.结语 激光加工是一门 21 世纪发展极快的制造新技术,各国政府和工业部门都非常重视激光器和激光加工技术设备的发展。中国政府一直将激光作为“先进制造技术” 列为国家重点发展项目。随着中国经济快速发展和国内“ 全球制造基地” 规模的迅速扩大 ,中国也将迅速成为全球激光器和激光加工设备应用的重要市场。面对日益增长的巨大的激光加工应用市场和国际竞争新格局,中国的激光器和激光加工技术产业必将有一个大的发展,这种状况给国内外从事激光、激光加工技术设备研发、生产和经营的企业和投资者带来极好机遇和挑战。
