激光切割设备:工业制造新型“美工刀 ”

    2019-09-02 17:57
    头豹研报

    2019年中国激光切割设备行业概览

    2022-03-02

    切割设备市场升级换代,引起各界对激光切割设备的广泛关注

    激光切割技术是一种在计算机控制下,通过脉冲使激光器放电输出受控重复高频率的脉冲激光,形成一定频率、一定脉宽的激光束,将激光束通过光路传导、反射并通过聚焦透镜组聚焦在加工材料表面上形成多个密度光斑,并经过瞬间加热使焦点位于待加工面迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点,再借助移动激光束在工件材料表面形成切缝,从而完成切割加工的制造技术。虽然数控机床切割、水刀切割、等离子切割、火焰切割等传统接触式切割工艺在切割精度、冶金性能等方面各具特点,但存在精度较低、加工效率较低、加工效果较差、能耗高、设备维护成本高、不能加工复杂图形等劣势。激光切割采用不可见光束代替传统机械刀,相比于传统切割方式具有精度高、切割速度快、运行效率高、不局限于切割图案限制、切口平滑、自动排版节省材料和加工成本低等优势。

                                                                                     

    激光切割设备行业定义及产品类型分类

    激光切割设备是利用激光技术在工件材料表面造成切缝,从而完成切割加工的制造设备。根据不同的分类依据,激光切割设备包含多种分类。根据设备输出效率高低不同可分为低功率激光切割设备、中功率激光切割设备和高功率激光切割设备。根据切割维度不同,激光切割设备可分为二维激光切割设备和三维激光切割设备。根据激光发生器不同,激光切割设备可分为YAG固体激光切割设备、CO2激光切割设备以及光纤激光切割设备。

    激光切割设备产品分类

    来源:头豹研究院编辑整理


    中国激光切割设备行业产业链分析

    产业链上游市场参与者包括激光器、激光切割头、数控系统以及其他制造原材料供应商;产业链中游环节主体为激光切割设备产品生产企业,业务范围涉及激光切割设备产品研发、生产和销售;产业链下游涉及激光切割设备应用领域,涉及钣金加工、消费电子、船舶制造、航天航空等行业。


    中国激光切割设备行业产业链

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    上游:

    激光切割设备产业链上游参与者为激光切割设备制备材料制造企业,激光切割设备制造原材料包括激光器、数控系统、激光切割头、光学材料以及其他制备材料。根据激光切割行业从业近10年的专家访谈得知,激光器、数控系统、激光切割头等核心材料进货成本占总材料成本比例分别为25%、10%、15%,其他材料成本比例构成中,成本费用相对较高的机座占比约25%。总体而言,上游行业工艺技术水平、供应价格、供货量和供货稳定性均对中游激光切割设备企业在产品质量、生产成本及产能等方面产生较大影响。


    中游:

    产业链中游环节主体为激光切割设备产品生产企业。现阶段,中国激光切割设备行业集中度较为分散,生产企业超过400家,尚未形成行业寡头,整体竞争格局较为分散,目前已经形成三个梯队。其中第一梯队企业激光切割设备年销售额超过10亿元,代表企业有大族激光、华工科技、迪能激光等,此类企业凭借科技水平领先、产品种类齐全以及功能性全面等优势,已经形成较强品牌优势。第二梯队企业激光切割设备年销售规模处于5~10亿元区间,代表企业有江苏威亚、邦德激光、领创激光等。未来,在科技水平不断进步以及中国政策利好政策引导下,第二梯队企业有望进一步发展高端产品业务领域,持续提升品牌效应,逐渐进入中国乃至全球市场的第一梯队。第三梯队多由中小型激光切割设备生产企业所占据,行业集中度较为分散,销售规模低于3亿元,主要依靠价格以及成本优势形成市场竞争力。


    下游:

    激光切割设备行业下游为激光切割设备应用领域,主要分为金属材料和非金属材料两大类。早期激光切割切割设备多应用在金属材料切割作业中,随着激光切割技术以及激光器产品不断升级发展,激光切割设备也开始广泛应用于非金属材料切割,不仅可切割陶瓷、石英等硬度高、脆性大的材料,还可进行柔性材料的切割加工,如服饰布料、塑料板和橡胶等。从细分应用领域来看,中低功率激光切割设备和高功率激光切割设备应用领域存在一定差异,其中中低功率激光切割设备主要应用于五金制造、电子行业、家电厨具、广告装饰等行业。高低功率激光切割设备主要应用于船舶制造、汽车制造、重型器械、轨道交通、石油管道、建筑等行业。

     

    中国激光切割设备行业市场规模分析

    中国市场是全球最具潜力的激光切割设备市场,也是全球发展最快的市场之一。从销售额来看,过去五年中国激光切割设备市场规模总体上呈上升趋势,具体由2014年的103.2亿元提高至2018年的256.8亿元,五年复合增长率25.6%,预计未来五年中国激光切割设备行业市场规模将持续保持增长。


    中国激光切割设备市场规模,2014-2023年预测

    来源:头豹研究院编辑整理

    中国激光切割设备行业驱动因素分析

    Ø 下游应用领域不断拓宽,驱动市场规模增长

    在工业制造以及激光技术不断进步背景下,各类激光加工设备应用领域不断拓宽,激光切割设备在各类新材料加工方面作用不断加大。受益于下游应用市场领域日益丰富,激光切割设备行业市场规模有望进一步提升。

     

    Ø 激光切割设备逐步替代传统切割设备,促进市场需求提升

    相对于数控机床切割、火焰切割、等离子切割等传统的金融切割设备,激光切割设备凭借高效、高品质及性价比优势,市场普及度不断提升,并正逐步取代传统切割设备,这也将促进激光切割设备替换传统切割设备的需求空间不断提升。

     

    Ø 存量激光切割设备存在更新换代需求

    虽然相较于传统接触机床切割、等离子火焰、水刀等切割方式,激光切割设备切割速率更高,运行加速度更快,但此种高速和高加速度运行方式易导致激光切割设备机床机械传动部件相比于车床,铣床等传统切割设备机床磨损程度更严重,通常经过3~5年使用周期后,激光切割设备机床机械传动部件因磨损严重而无法满足原有切割精度要求。同时,随着激光切割设备使用年限增长,其激光发生器和切割头等光学器件也会逐渐老化,导致激光切割设备整体切割加工性能下降明显,因此为持续满足工业自动生产需求,激光切割设备行业下游客户需定期进行产品更新换代,这也将驱动市场需求不断增长。

    中国激光切割设备行业驱动因素

    来源: 头豹研究院编辑整理


    中国激光切割设备行业发展趋势

    Ø 产品向高功率、高精度等方向升级发展

    随着工业制造产业升级,激光切割设备下游应用市场对激光切割设备切割效率、运行速度、应用面等需求不断提升。早期激光器功率较低,无法有效解决切割加工效率问题,材料应用领域受限,因此随着激光切割技术的深入应用,更高功率激光器,智能化运动控制系统,新型传感器都将为激光切割设备向更高功率、更快速度的方向发展提供技术保障,这也将进一步促进激光切割设备产品也将向着更高功率、更高精度以及更大切割幅面等方向发展。


    Ø 智能化、数字化控制技术应用于激光切割设备制造

    激光切割设备制造作为精密制造业重要组成部分,为保证激光切割工艺高效与精度高,激光切割设备需具备对切割工艺流程进行分析、判断及决策的能力。未来,激光切割设备研发制造将深度融合互联网与云端技术,开发设备智能化操作系统,在人工智能等技术,数控技术和计算机辅助产品、工艺过程设计数控编程技术等技术指导下,更多高度智能化激光切割设备有望相继登陆市场

     

    Ø 激光切割向三维切割方向发展

    激光切割设备智能化不断提高,不仅体现在自动化操作上,还体现在切割对象由二维不断向三维多轴切割方向发展,这也将促进激光切割设备在航空、汽车制造等领域立体加工工件的应用。三维激光切割设备是先进光纤激光技术与数字控制技术完美融合,可满足多数下游客户对高精度切割组件的要求,相对于二维激光切割设备具备柔性好、切割精度高和工作时间效率高等优势,可广泛应用电梯制造、广告制作、家用电器制造、医疗器械、五金、装饰等应用领域个性化加工需求。

     

    中国激光切割设备行业发展趋势

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    深度见解

    中国制造业快速发展发展,传统工业制造技术更新升级,促进激光切割设备需求提升,激光切割设备正逐步渠道传统切割方式,被应用在更加广泛的领域。在人工智能发展、大数据应用以及人机交互技术不断进步等因素推动下,智能化、数字化控制技术和计算机辅助技术等新技术将逐步渗透在激光切割设备制造中,未来激光切割设备产品研发将向高功率、三维切割以及智能化等方向发展。

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