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市场研究

十张图了解2021年中国超快激光产业链现状与发展前景

星之球科技 来源:东方财富网2021-05-10 我要评论(0 )   

我国超快激光器已初步形成完整、成熟的产业链分布,上游方面,激光晶体、非线性晶体起重要作用,配套设备空压机、冷水机国产化不断发展,价格腰斩推动超快激光器成本下...

我国超快激光器已初步形成完整、成熟的产业链分布,上游方面,激光晶体、非线性晶体起重要作用,配套设备空压机、冷水机国产化不断发展,价格腰斩推动超快激光器成本下降;

下游方面,超快激光行业应用广泛,主要应用在工业微加工、科研应用、精准医疗、航空航天、增材制造等领域。在工业微加工领域,应用最为广泛,已经形成大批量应用;科研应用领域增长迅速,需求规模近3亿元;

在高端应用领域—航空航天领域应用也不断发展。在上游原材料以及国产化配套设备价格不断下降,以及超快激光器规模化发展下,超快激光器平均价格不断下降。

产业链:初步形成完整、成熟的产业链

历经多年的发展,激光技术已广泛应用于各行各业,我国激光器行业已初步形成完整、成熟的产业链分布,超快激光作为激光行业的细分行业,上游主要包括激光材料及配套元器件,下游则以工业微加工、科研应用、精准医疗、航空航天、增材制造等领域应用为主,是连接超快激光产品消费市场的重要环节。

超快激光产业链的各个环节是紧紧联系在一起的,上游研发的激光材料及配套元器件是中游各种激光器及其配套设备的基础,而中游则是下游各种激光应用产品、消费产品及设备的核心系统。上游的突破,必定会推动中、下游行业的发展,中、下游的发展又会反向催促中、上游的优化。

上游:

原材料:激光晶体、非线性晶体起重要作用

从超快激光原材料来看,超快激光器上游原材料主要是激光元部件市场,主要包括激光晶体、非线性晶体、激光电源、激光用光学元件、振镜、各类调制器等细分材料,其中激光晶体和非线性晶体为主要细分材料。

激光晶体元器件是固体激光器中的激光工作物质和核心元器件之一,非线性光学晶体具有频率转换的作用,具有变频为多种其他波长激光的作用,丰富了激光的波长,拓展了激光的应用领域,满足了人类对多种波长激光的需求。

非线性光学晶体元器件在各类激光器中用于产生新波长的激光,目前最主要用于固体激光器(含全固态激光器)中,是激光器(主要是固体激光器)产生非基频激光的核心元器件,应用最广泛的非线性光学晶体有LBO、BBO、KTP。

配套设备:空压机、冷水机国产化促成本下降

从超快激光配套设备来看,超快激光切割机的必备辅助装置包括空压机和冷水机,为了保证激光切割机的切割质量和切割效果,超快激光配套设备是必不可少的。

超快激光配套设备中,空压机能够使得激光切割机具有清洁干燥而稳定的空气,使其达到非常高的切割质量和效果。空压机主要以国际品牌为主,价格较为高昂,但是随着国产化空压机品牌的不断发展,国产化水平持续提升,空压机价格不断下降。据GGII数据统计,受益于国内厂家技术工艺的进步、下游批量应用的扩大等多重因素,2020年,空压机价格明显下降,同比2019年降幅50%,空压机价格接近腰斩。

以匹配60kW燃料电池系统的离心式空压机为例,当订单在几十台或百台级规模时,2019年平均价格在7-8万元,2020年价格则已下降至4万元左右,订单量越大,价格还有下降的趋势。

除了空压机,冷水机是为了保证激光切割机在恒温的条件下进行工作的设备,激光切割机在加工过程中会产生大量的热量,如果不及时进行降温,会导致激光零件过热受损,而有了冷水机的保护,可以使激光切割机在恒温的状态下加工。

截至2021年4月,全国激光冷水机十大品牌包括大族制冷、特域S&A、宏星、东露阳、汉立、波英特、同飞制冷等,多为国产品牌,我国在冷水机市场中占据话语权有利于超快激光发展。

下游需求:

从超快激光下游需求来看,超快激光行业主要应用在工业微加工、科研应用、精准医疗、航空航天、增材制造等领域。

工业微加工领域:大批量应用

在工业微加工领域,超快激光器(皮秒、飞秒激光器)已经开始大批量应用,目前超快激光主要应用领域集中在脆性材料加工,诸如手机LCD屏异形切割、手机摄像头蓝宝石盖板切割、手机摄像头玻璃盖板切割,特殊材料标记、防伪炫彩打标可追溯玻璃隐形二维码打标,热敏感薄膜材料加工、高性能FPC切割、OLED材料切割打孔,太阳能PERC电池加工等应用。每一细分领域年需求量为100多台,单价达100万元以上。

科研应用领域:需求规模近3亿元

在科研应用领域,与工业市场需求不同的是,科研市场客户对产品指标要求更高,对产品的使用环境、运行时间、产品稳定性、可控性和寿命都有很高的要求。

国内科研应用领域超快激光市场包括所有皮秒、飞秒激光器,估计在400台到500台,超快飞秒和皮秒激光器在科研上的应用,主要集中在微纳加工、多光子成像、非线性光学、抽运探测等应用领域。

对于微纳加工应用,大部分应用需求集中在20-50W之间,少部分功率需求在100W及以上,单脉冲能量在十几微焦到几百微焦不等,适用材料非常广泛,主要集中在脆性的玻璃、陶瓷、蓝宝石、氮化硅、晶圆、金属及复合薄膜材料等,该领域年需求量在200台左右。

国内超快光纤激光器性价比已经十分具有竞争力,例如安扬激光的50W飞秒激光器不到90万人民币,功率20W则不到60万人民币。另外,安扬在2019年年底推出了入门级飞秒光纤激光器,功率10W,25万元人民币。以58万元的均价测算可知国内科研应用领域超快激光市场规模在2.33-2.92亿元之间。

航空航天领域:应用领域主要集中三方面

在航空航天领域,超快激光具备效率高、能耗低、流程短、性能好、数字化、智能化等特点,在航空制造业中,激光技术扮演着越来越重要的角色,如超快激光在飞机发动机叶片的斜孔加工等航空航天领域有广泛应用,不管是“天宫一号”目标飞行器,还是之前的“神舟七号”宇宙飞船、“嫦娥奔月”计划、“大飞机”计划、载人航天工程等,都广泛应用了激光技术。

据中国航空制造技术研究院,基于超快激光加工技术原理和优势,其在航空制造中,目前应用领域主要集中难加工材料类的高性能零部件、超高精度类的高性能零部件以及跨尺度效应实现高性能的零部件;难加工材料类的高性能零部件如航空发动机热端部件气膜冷却孔加工,超快激光在气膜孔加工质量控制和异形孔加工能力方面相对具有优势。

产品:国产材料与设备发展促价格下降

从超快激光产品发展来看,超快激光行业产品主要为皮秒激光器和飞秒激光器,根据中国科学院武汉文献情报中心统计数据,2015-2020年中国皮飞秒超快激光器出货量逐年增长,2020年中国皮飞秒超快激光器出货量达到2100台,同比增长52.2%,增长速度较高,不断形成规模化发展。

在上游原材料以及国产化配套设备价格不断下降,以及超快激光器规模化发展,超快激光器平均价格不断下降。根据中国科学院武汉文献情报中心,2015-2020年超快激光器的平均价格逐年下降,从2015年的725万元/台下降至2020年的129万元/台。


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制造业激光激光技术

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