全球激光技術(shù)和應(yīng)用趨勢摘要
● 拓寬超短脈沖激光應(yīng)用的用戶基礎(chǔ)
當(dāng)前，國際市場對工業(yè)型超短脈沖激光器的需求受到部分利基市場應(yīng)用（高件量）的推動持續(xù)保持高位水平，特別是在消費(fèi)電子應(yīng)用領(lǐng)域。另一方面 ，越來越多的獨(dú)立項目和應(yīng)用（低件量）正為該激光器提供了良好的市場基礎(chǔ)。其中包括各產(chǎn)業(yè)部門的一系列微孔鉆削、微結(jié)構(gòu)化以及微切削工藝應(yīng)用領(lǐng)域。
通快超短脈沖激光器用于激光表面處理，在金屬表面制造微細(xì)結(jié)構(gòu)以結(jié)合兩種材料。
● 固體激光器的應(yīng)用和功率需求
在歐洲市場，激光切割應(yīng)用趨向于使用功率更高的固體激光器(SSLs)；而在中國，切割功率在2kW以下的同類激光器的市場正處于增長中。
此外，固體激光器在機(jī)床加工中的應(yīng)用趨勢持續(xù)得到深化。今年，就該業(yè)務(wù)板塊來看，預(yù)計60%的機(jī)床產(chǎn)品都將配備固體激光切割機(jī)（系統(tǒng)），有明確跡象顯示，該份額有望超過70%。
固體激光材料加工使用的連續(xù)（波）激光器的發(fā)射功率也經(jīng)歷了相對比例的增長，大于3kW。同時，所使用的光源的平均輸出功率也有所增加。
出口到亞洲地區(qū)約四分之三的激光器產(chǎn)品的輸出功率為2到4KW。目前，應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的中等功率的固體激光器的需求水平尤為強(qiáng)勁，尤其是在中國。
● 增材制造的增長潛力
若干年來，金屬零件的激光增材制造（也被稱為3D打?。┦袌鲆恢北３旨s4%的年增長率，凸顯其作為一個增長率超過25%的加工領(lǐng)域的重要性。話雖如此，該產(chǎn)業(yè)部門也正對其從探索階段向成熟工業(yè)轉(zhuǎn)型過程中所彰顯的價值重新進(jìn)行評估。
激光增材制造技術(shù)主要的應(yīng)用領(lǐng)域包括航空航天、能源、牙科和醫(yī)療等行業(yè)。其趨勢是使用更大的機(jī)器來對金屬進(jìn)行激光熔融，以實現(xiàn)更高的增材率、提升可靠性，以及將增材制造流程與生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行集成的整體概念等一系列目標(biāo)。
這些趨勢已觸發(fā)行業(yè)全力開發(fā)用于協(xié)調(diào)激光熔融工藝中的激光并行發(fā)射手段，從而提高下一代機(jī)器實現(xiàn)零部件批量生產(chǎn)的競爭力。
● 超高強(qiáng)度鋼材的激光切割熱潮持續(xù)不退
2016年，基于汽車行業(yè)持續(xù)推崇“輕量化”設(shè)計的趨勢，在很大程度上助推超高強(qiáng)度鋼材的激光切割系統(tǒng)（設(shè)備）的銷售保持在高位水平。
● 極紫外光刻（EUV）技術(shù)保持可喜的發(fā)展勢頭
作為柔性鈑金加工機(jī)床和工業(yè)激光器的市場領(lǐng)導(dǎo)者，通快（TRUMPF）集團(tuán)的Christian Schmitz博士表示通快研發(fā)的極紫外激光器預(yù)計將迎來可喜的發(fā)展勢頭。ASML公司購買了通快的紫外激光器用于開發(fā)極紫外光刻(EUV)設(shè)備，從而能夠在半導(dǎo)體芯片上雕刻小于10納米的結(jié)構(gòu)。
通快CO2 激光器TruFlow用于極紫外激光光刻應(yīng)用。
“當(dāng)前EUV技術(shù)正繼續(xù)朝著大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用的方向不斷發(fā)展。這些極紫外激光設(shè)備的生產(chǎn)力和可用性不斷提高。越來越多的半導(dǎo)體制造商訂購?fù)斓腅UV極紫外激光器用于他們的生產(chǎn)。預(yù)計我們的客戶ASML公司在2016年將購買6-7臺。”Schmitz博士說道。
● 消費(fèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域：準(zhǔn)分子激光器對于推動激光剝離應(yīng)用的高需求潛力發(fā)揮重要作用
目前，用于生產(chǎn)顯示器（激光剝離，激光退火）的納秒級脈沖高功率紫外固體激光器的市場正處于持續(xù)開發(fā)中，這些應(yīng)用領(lǐng)域過去曾是準(zhǔn)分子激光器的天下。固體激光器展現(xiàn)出超越準(zhǔn)分子激光器的幾個優(yōu)勢。例如，他們較高的脈沖重復(fù)率可以支持工藝流程的可擴(kuò)展性以及實現(xiàn)更高的生產(chǎn)力。最重要的是，固體激光器的維護(hù)需求相當(dāng)少，因而是工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)領(lǐng)域更令人信服和理想的解決方案。
● 工業(yè)4.0為激光打標(biāo)帶來龐大的市場潛力
以“自動化”和“智能制造”作為關(guān)鍵字的工業(yè)4.0為激光打標(biāo)的銷售業(yè)務(wù)提供了龐大的潛力。這里重要的是關(guān)注在數(shù)字網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)環(huán)境中實現(xiàn)零部件、組件和系統(tǒng)的獨(dú)特打標(biāo)。這將有助于在整個價值鏈體系中對類型、序列號、生產(chǎn)日期，生產(chǎn)廠家以及過程信息等細(xì)節(jié)要素進(jìn)行高效追溯和監(jiān)測。
激光器鐫刻數(shù)據(jù)矩陣編碼或純文本具有三種優(yōu)勢。首先，激光標(biāo)記具有極佳的耐久性、耐清潔劑及耐磨損等性能。其次，激光標(biāo)記可以在不需使用膠粘標(biāo)簽、RFID芯片或墨水等消耗品的情況下被直接鐫刻到所有常規(guī)材料未經(jīng)處理的表面上。最后，條形碼可以使用一款攝影系統(tǒng)掃描后用于進(jìn)一步處理。
亞洲激光市場的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢
亞洲的激光市場在很大程度上仍然受到中國經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值的制約和影響。近年來，基于中國整體的經(jīng)濟(jì)概念是面向出口，因而該國被視為世界的“工作平臺”。然而，中國迅速增長的人口驅(qū)動其對基礎(chǔ)設(shè)施、移動性、醫(yī)藥產(chǎn)品的需求水平持續(xù)攀升。
最近，有消息宣布在未來三年內(nèi)，中國將耗資6,300億歐元（折合人民幣約4.7萬億元）來打造迄今為止最大的基礎(chǔ)設(shè)施項目，旨在提振中國略顯疲軟的經(jīng)濟(jì)，并且彌補(bǔ)許多工廠沒有得到充分利用以及產(chǎn)能過剩等一系列問題。近年來，中國強(qiáng)勁的增長勢頭、國人在質(zhì)量觀念方面的轉(zhuǎn)變以及高素質(zhì)工人的增加等因素都促使該國的工資水平呈螺旋上升態(tài)勢。同時，中國很多的生產(chǎn)業(yè)務(wù)被外包到其它制造成本更低的國家，削弱其在全球業(yè)已建立的“生產(chǎn)成本”優(yōu)勢和地位。然而，盡管中國的經(jīng)濟(jì)增長步伐相對較緩慢，卻未曾失去其令人印象深刻的種種特征。
● 機(jī)械制造業(yè)
激光源和激光切割設(shè)備的制造商仍然被吸引到中國市場。就低功率和中功率范圍（1-2KW的激光輸出功率）的產(chǎn)品來看，其在2015年的市場需求尤為強(qiáng)勁，特別是光纖激光器。未來光纖激光器市場份額將以高功率材料加工領(lǐng)域為主要增長來源。中高功率光纖器將成為國內(nèi)光纖市場的發(fā)展趨勢。另一方面，越來越多的本地激光器制造商正不斷涌入該細(xì)分市場，從而使一些知名品牌陷入價格競爭壓力。
羅芬FL系列光纖激光器在金屬材料切割領(lǐng)域發(fā)揮出顯著的功效
與此同時，激光切割機(jī)相對低廉的價格也正推動了激光器在沖壓作業(yè)中的應(yīng)用，該市場目前的一個明顯趨勢是將光纖激光器應(yīng)用于激光切割機(jī)領(lǐng)域。雖然增長速度并不是完全相同，我們確實看到所有其它亞洲地區(qū)從CO2激光器轉(zhuǎn)向使用光纖激光器的趨勢，例如臺灣。
這一趨勢在日本也非常明顯；之前，日本的本地制造商仍然以使用CO2激光器為主。繼中國之后，日本如今已成為全球第二大規(guī)模的激光切割設(shè)備的目標(biāo)市場。
● 汽車制造業(yè)
過去十年內(nèi)，大量歐洲和美洲地區(qū)的汽車制造商不僅在中國建立了生產(chǎn)工廠，同時也在泰國、印尼和馬來西亞等亞洲地區(qū)建廠。這種趨勢將繼續(xù)深化，且一并帶動汽車零部件行業(yè)的發(fā)展。這其中，也包括許多來自日本和韓國的知名汽車制造品牌，而在未來幾年內(nèi)，亞洲將躍身成為全球最大的汽車制造商。
此外，激光在汽車及零部件供應(yīng)行業(yè)的應(yīng)用正在經(jīng)歷同樣強(qiáng)勁的增長。傳統(tǒng)的激光切割、激光焊接和激光打標(biāo)技術(shù)在車身制造領(lǐng)域的應(yīng)用已實現(xiàn)了顯著的擴(kuò)張，這主要得益于激光材料范圍的持續(xù)拓寬以及更多汽車電子器件的使用，從而促使激光技術(shù)在粘合劑制備、表面活化、不同材料的接合以及鉆孔等領(lǐng)域獲得更多大顯身手的機(jī)會。
羅芬的動態(tài)激光焊接系統(tǒng)可在最短時間內(nèi)實現(xiàn)任意形狀組件的多點焊接，多用于汽車座椅及固定件的生產(chǎn)。
另外，汽車零部件供應(yīng)商必須能夠滿足和應(yīng)對復(fù)雜性日益增強(qiáng)的要求。如今，這些零配件供應(yīng)商僅開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)型的配件產(chǎn)品是極為罕見的事兒。越來越多的汽車制造商要求開發(fā)出專門針對他們實際需求的完整模塊和系統(tǒng)。因此，零部件供應(yīng)商不得不將他們的產(chǎn)品線和技術(shù)延伸到復(fù)雜的工程領(lǐng)域，并且在制造過程中廣泛采用柔性生產(chǎn)技術(shù)。此外，電動車輛的增長也進(jìn)一步突顯了電池制造商的重要性。
● 消費(fèi)品行業(yè)
毋庸置疑，亞洲是全球消費(fèi)品行業(yè)的“生產(chǎn)熱點地區(qū)”，以其消費(fèi)電子業(yè)占據(jù)領(lǐng)先地位。預(yù)計到2019年，亞洲地區(qū)的智能手機(jī)用戶規(guī)模將達(dá)到26.6億（2015年該數(shù)字為18.6億），這一市場正呈現(xiàn)“爆發(fā)式”的增長 — 并且?guī)砹舜罅康募す鈶?yīng)用潛力。智能手機(jī)制造除了應(yīng)用傳統(tǒng)的激光切割、激光焊接和激光打標(biāo)技術(shù)外，更多新型的激光工藝正大顯身手，助推了增長勢頭。例如：基于超短脈沖激光器的玻璃切割工藝。這類激光器主要被用于切割使用硬化玻璃和藍(lán)寶石玻璃等材料制成的電視屏、電腦屏、平板電腦和顯示屏。另外一個例子是用于焊接移動電話的攝像模塊的低功率二極管激光器。
此外，激光器在紡織行業(yè)的應(yīng)用也取得了巨大的成功和高速的增長。例如：封離型CO2激光器被用于加工紡織品；而過去，這些工藝通常是采用噴砂手段完成的，但因為噴砂工藝對服裝行業(yè)的從業(yè)人員造成很大的健康風(fēng)險，從而在大多數(shù)地區(qū)已被禁止。許多用于這些領(lǐng)域的激光加工設(shè)備發(fā)源于西班牙或意大利，然而今天，越來越多的激光設(shè)備仍然是由中國制造商提供的。CO2激光器不僅能夠加工牛仔褲，同時也能加工皮鞋和手袋等產(chǎn)品。
最后，同等重要的是，越來越多的激光器被用于各類消費(fèi)品的包裝領(lǐng)域。消費(fèi)品行業(yè)給予產(chǎn)品包裝的重視度與產(chǎn)品本身是同等的，因為產(chǎn)品包裝是影響消費(fèi)者購買決策的重要因素。現(xiàn)代包裝旨在提供一種具有吸引力的產(chǎn)品展示以及品質(zhì)保持的解決方案。就包裝領(lǐng)域而言，日本和韓國是亞洲地區(qū)的市場先驅(qū)，這些國家的包裝必須符合高品質(zhì)要求。
據(jù)市場研究公司BBC Research最新發(fā)布的市場報告顯示，預(yù)計到2020年，全球工業(yè)激光器的市場規(guī)模將有望從2015年的46億美元增長至63億美元；五年內(nèi)將實現(xiàn)6.6%的復(fù)合年均增長率（CAGR）。其中，消費(fèi)電子領(lǐng)域是工業(yè)激光器最大的終端應(yīng)用產(chǎn)業(yè)，其市場總額將有望從2015的15億美元增長至2020年的20億美元。
從地域上來看，亞太區(qū)仍將是全球工業(yè)激光器的最大市場。報告指出，“隨著大量企業(yè)實體的涌入，以及業(yè)界對自動化的關(guān)注程度日益提升，因此在中國、日本和韓國等主要市場，工業(yè)激光器市場都將呈現(xiàn)出大幅增長。”
● 醫(yī)學(xué)工程行業(yè)
人口的快速增長以及壽命的延長無疑對醫(yī)藥產(chǎn)品產(chǎn)生了更高的需求。除了已知的激光工藝和技術(shù)外，受到不斷變化以及充滿活力的市場進(jìn)程、個性化需求的提升以及材料多元化發(fā)展趨勢等因素的推動，更多創(chuàng)新的激光應(yīng)用正保持恒定的發(fā)展走勢。
這里的一個案例是用于加工如生物可吸收型合成聚乳酸以及生物可吸收型鎂合金等新型材料的超短脈沖（USP）激光器。然而事實上，USP激光器也同樣適用于切割現(xiàn)代人工晶狀體，并且不會產(chǎn)生任何變形。此外，越來越多的醫(yī)療產(chǎn)品正廣泛應(yīng)用各種靈敏的電子元件。基本上，USP激光器對這類應(yīng)用領(lǐng)域而言并非新生事物。相反，它結(jié)合了幾種熟悉的工藝流程，并且較之其它替代型的生產(chǎn)手段而言，呈現(xiàn)出更多的優(yōu)勢。
2014年，中國的醫(yī)學(xué)工程市場經(jīng)歷了兩位數(shù)的增長，并且這一領(lǐng)域的專家預(yù)測未來五年，該產(chǎn)業(yè)板塊的市場增長率將達(dá)到10-20％。
● 半導(dǎo)體和光伏行業(yè)
在亞洲，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)無疑是另外一個重要的市場板塊。這里特別需要指出的是，自半導(dǎo)體生產(chǎn)誕生以來，激光刻字一直是標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)工藝。然而，過去的幾年也已陸續(xù)看到了其它工藝方法的出現(xiàn)，例如晶圓加工工藝。此處值得一提的是作為全球兩個最大的半導(dǎo)體制造商之一的臺灣。當(dāng)然，日本、韓國和東南亞地區(qū)的市場規(guī)模也處于持續(xù)增長中，而中國也已經(jīng)成為各類激光器和激光系統(tǒng)重要的消費(fèi)市場。
另外一方面，激光產(chǎn)品在亞洲光伏行業(yè)也取得了良好的業(yè)績，尤其是在中國以及一些東南亞國家。此外，激光在薄膜太陽能電池領(lǐng)域的應(yīng)用也保持穩(wěn)定的發(fā)展走勢，而多晶太陽能電池的激光應(yīng)用技術(shù)已實現(xiàn)了額外的增長。
● 電池應(yīng)用趨勢
這里，值得一提的是電池市場成為推動亞洲地區(qū)主要激光應(yīng)用的驅(qū)動力之一，尤其是光纖激光器的應(yīng)用，無論在電動汽車、筆記本電腦或其他技術(shù)設(shè)備等領(lǐng)域。這些激光器涵蓋廣泛的應(yīng)用，包括電池、電池外殼、電池的模塊化設(shè)計以及電池包裝領(lǐng)域。電動車的電池組是由許多通過母線互聯(lián)的電池單元所組成的。
作為一種加工工具，光纖激光器呈現(xiàn)的許多特性是電池制造過程中涉及的一系列特定工藝所亟需的。這類激光器適用于焊接鋁和銅等廣泛使用的材料。激光焊接工藝的特點包括高速加工、低熱輸入、確保可靠的生產(chǎn)流程（即使加工易燃材料時）。此外，光纖激光技術(shù)所彰顯的其它基本特性，例如高自動化水平、靈活性、可用性和可靠性等對于確保高品質(zhì)和高產(chǎn)能的生產(chǎn)流程來說是必不可少的。
日本被認(rèn)為是全球“電動性”技術(shù)領(lǐng)域的市場先驅(qū)。這一因素會影響電池生產(chǎn)的研發(fā)以及影響電動車和混合動力車的開發(fā)和生產(chǎn)情況。當(dāng)前，韓國正大力投資以擴(kuò)大其電動車輛電池的生產(chǎn)能力。而另一方面，中國在電動車輛的補(bǔ)貼領(lǐng)域是市場先驅(qū)。由于國家對每輛電動汽車給予的購買補(bǔ)貼高達(dá)6500歐元，銷售數(shù)字已經(jīng)翻了三倍多。
然而，擁堵和環(huán)境問題迫使中國有關(guān)部門對傳統(tǒng)的驅(qū)動客車實施了配額，因此購車者很少獲得官方許可，從而造成一定程度的限制，但這一舉措并沒有延伸到電動車輛領(lǐng)域。因此，對許多用戶而言，電動車輛成為一種解決流動性問題的理想選擇。除了電動車輛實現(xiàn)了超高的銷售數(shù)字，中國本地的電動客車制造商數(shù)量也不斷增長，從而帶動了電池的需求水平。
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