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2017年我国高功率激光器行业应用领域分析及市场空间预测(图)

         高功率激光器指发射功率在1000W以上的激光器。高功率激光器的市场主要来自对传统冲床、电阻焊等切割焊接设备的替代。广泛用于汽车航空航天、工业、化工、军工等应用场景。

         根据中国报告网收集的数据显示,2017年用于材料加工(切割/焊接)的全球大功率激光器市场约在14.92亿美元,占整体激光器市场的14%,材料加工用激光器的48%。目前仅国内冲床+焊接市场就有近千亿,激光加工渗透率还处在非常低的水平。未来潜在空间非常广阔。

         切割领域:

         激光切割设备主要替代传统冲床,传统冲床市场规模在200-300亿级。激光设备的主要优势是加工范围广(可加工各类金属、非金属),加工最大厚度超过20mm;加工柔性强,不需要模具;加工精度高,冲裁面不会出现毛刺;加工时间短,不需要二次加工等等。

 
图:激光切割和冲床切割比较

         焊接领域:

         激光焊接设备主要替代传统电阻焊、电弧焊等焊接形式,加上焊料、耗材成本,我国焊接设备市场空间在600亿以上。激光焊接设备相对传统焊接设备优势在于加工时间快、加工精度高、加工耗材少等优点。

 
图:激光焊接设备和传统焊接方式对比

         高功率激光器最大应用场景,自主品牌汽车崛起拉动大功率激光器需求

         目前汽车领域是高功率激光器最大的领域之一,主要用作整车及汽车零部件的焊接。根据智研资讯的数据显示,目前我国汽车制造设备市场空间预计在1500亿元以上,其中汽车焊装自动化设备约占整体设备整体设备投资的25%左右,市场空间在约400亿元人民币。

 
图:汽车制造设备市场规模(亿元) 

 
图:汽车制造设备按应用类别分类

         汽车中应用到的激光设备主要用在主线焊接和离线零部件加工上:主线焊接即对汽车整个车身进行装配过程。另外在汽车制造的过程中,除了主线焊装工艺中对白车身、车门、车架等零部件的加工,还有大量不在主线上制造的零部件可以用激光加工,例如发动机核心部件的淬火、变速器齿轮、气门挺杆、车门铰链焊接等等。

 
图:汽车主线和离线加工中应用到的焊接设备

         汽车焊接相较传统焊接优势巨大:汽车焊接在汽车轻量化、材料高强度化的大背景下,激光焊接较传统的汽车加工用电阻电焊、二氧化碳、气体保护焊、氩弧焊、电阻束焊等有绝对的优势:1)加工焊接速度更快,激光焊接时间相对于电阻焊节省一半,极大提升生产效率;2)激光焊接后没有焊缝,处理后直接涂装,省去镶边成本;汽车外部没有装饰条,也更为美观;3)激光焊接点精准可控,焊接后的零件变形很小,也不用做后续的热处理。4)柔性化程度高,激光焊接是非接触式焊接,一般距离钢板15cm以上,留给车身的空间很大,并且针对不同的车型,只需变化夹具和机器人编程就可以投产。5)节省材料。点焊是将两个板料搭接在一起,给焊接处留出足够的焊接面积,电极伸入板料重叠处焊接。而激光焊接只需对翻边的一面进行焊接(单面焊接),减少预留的焊接边缘,减少搭接板料可以降低车身的质量。

         国内汽车焊接渗透率加速提升:目前德、美系车激光普及率已经比较高,但日韩系、自主品牌采用激光加工方式的比例还不高。随着国内自主品牌车厂的崛起,许多大厂已经具备了全球竞争的能力,对标国外汽车大厂,美国三大汽车集团(通用、福特、克莱斯勒公司)、欧洲汽车制造公司(如RENAULT、VOLVO、AUDI、BENZ和BMW公司)生产线上采用激光焊接机器人,以通用汽车公司为例,其在线使用激光器达200台以上。德国大众公司在AudiA6、GolfA4、Passat等品牌车型的车顶均采用激光焊接,国内大厂如上汽、广汽、吉利等也开始加速普及大功率激光正在以汽车行业为代表大型工业制造领域内加速普及,在汽车焊装市场(400亿)的渗透率将会加速提升。

         参考中国报告网发布《2017-2022年中国激光器件行业市场发展现状及十三五发展机会分析报告

         国内企业技术能力突出,引领大功率汽车焊接普及进程:国内激光厂商已经具备了相关的技术实力,例如大族激光的大功率自动化激光解决方案已经被国际三大豪华汽车品牌采用:奥迪焊接17款全新Q5门槛、宝马焊接涡轮增压器、奔驰焊接GL全系列天窗。

 
图:奔驰白车身自动化生产线

         高功率激光器成本降低,性价比提升,大幅打开行业应用空间

         伴随着大功率激光设备核心器件国产化推进提速+工艺升级,激光设备成本呈现快速下滑态势。正如2010-2015年小功率激光器国内自产化后,小功率激光器成本下滑50%+一样,我们认为未来5年伴随大功率激光器自产化推进,大功率激光设备也有巨大的成本下滑空间。

         大功率激光装备价格下滑到什么程度,会加速市场激光装备的普及应用?我们以电阻焊为例,虽然大功率激光焊接机价格在百万级别,而电阻焊接设备单台只要万元,但是考虑电
阻焊接机加工效率&焊料损耗,激光焊接器在汽车领域已经到了替代临界点。

         电焊城杂志刊登的一篇论文《激光焊接在白车身上的应用现状》举了北京奔驰C级车装焊的例子,采用激光飞行焊(Trumpf公司PRO3D飞行焊工作头)初始投资成本目前约在400万元/套左右,但是激光焊不需要焊料,且加工效率更高;采用电阻焊(ARO焊接枪)初始投资成本在1万元/套。但是电阻焊耗材成本非常高(耗材+焊料),且加工时间是激光飞行焊的10倍以上(体现在设备投资上,一条10万辆/车每年产线,需要2台激光飞行焊,但是需要205台电焊机)。

         在电阻焊中,单辆车耗材成本(包括伺服电机、电极杆、电极套筒、汇流排、刀具刀片及其他)在26.5元,焊料成本在100元左右。而激光焊没有变动成本。则一条10万辆/车每年产线,激光总成本在800万元;采用电阻焊总成本在1470万,激光在性价比上已经远优于传统焊接方式!在计算投资收益比时,初始投资只是企业考虑的一部分因素,考虑后续焊料等变动成本,即便激光设备的初始投资是统焊接设备的数倍以上,激光也很有可能是投资收益比更高的选择。

 
图:激光焊接与传统焊接方式性价比测算

         不仅仅对于汽车焊接,对于其他行业级应用领域同样如此,尤其是对于五金、卫浴等长尾市场,激光设备替代空间非常广阔。全球激光器龙头IPG、Coherent在其业绩公告上明确提出大功率市场应用场景正在快速打开。市场规模看,国内传统切割+焊接市场规模在千亿级,加上耗材/人力等变动成本市场规模预计在2-3千亿以上。而目前国内大功率激光设备市场规模仅在100亿级左右,潜在空间广阔。

资料来源:中国报告网整理,转载请注明出处(ZQ)

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