激光加工是激光技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用，將一定功率的激光聚焦于被加工物體上，使激光與物體相互作用，加熱、熔化或氣化被加工物質(zhì)，達(dá)到加工目的。激光加工是一種典型的無(wú)接觸式加工，與其他加工方式相比具有后續(xù)工藝少、可控性好、易于集成、加工效率高、材料損耗小、環(huán)境污染低、高柔性、高質(zhì)量等顯著優(yōu)點(diǎn)。
激光的工業(yè)精細(xì)及微細(xì)加工應(yīng)用
應(yīng)用技術(shù)名稱 | 工作原理 | 應(yīng)用領(lǐng)域及特點(diǎn) |
激光切割 | 利用經(jīng)聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、燒蝕或達(dá)到燃點(diǎn)，同時(shí)借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)，從而將工件割開(kāi)。 | 切割速度快，表面光滑美觀，一次性加工，工件變形小，無(wú)工具磨損，清潔污染小，可加工金屬、非金屬及非金屬?gòu)?fù)合材料、皮革、木材、纖維等，適用于汽車車身厚薄板、汽車零件、鋰電池、心臟起搏器、密封繼電器等密封器件以及各種不允許焊接污染和變形的器件的精細(xì)加工。 |
激光焊接 | 利用高能量密度的激光束輻射加熱工件表面，表面熱量通過(guò)熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴(kuò)散，通過(guò)控制激光脈沖的寬度、能量、峰值功率和重復(fù)頻率等參數(shù)，使工件熔化，形成特定的熔池。 | 焊接性變小，不受磁場(chǎng)影響，空間限制小，無(wú)電極污染，適用于自動(dòng)高速焊接，可焊接不同屬性的金屬，可在封閉空間工作，適用于圓形鋸片、壓克力、彈簧墊片、電子機(jī)件用銅板、部分金屬網(wǎng)板、鐵板、鋼板、磷青銅、電木板、薄鋁合金、石英玻璃、硅橡膠、1mm以下氧化鋁陶瓷片、航天工業(yè)使用的鈦合金等等。 |
激光打標(biāo) | 利用高能量密度的激光對(duì)工件進(jìn)行局部照射，使表層材料汽化或發(fā)生顏色變化的化學(xué)反應(yīng)，從而留下永久性標(biāo)記。 | 為非接觸加工，可在任何異型表面標(biāo)刻，工件不會(huì)變形和產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，加工精度高，加工速度快，清潔環(huán)保，成本低廉，適于金屬、塑料、玻璃、陶瓷、木材、皮革等材料的標(biāo)記。 |
激光雕刻 | 激光照射材料表面，材料吸收能量后瞬間熔化或者氣化，形成刻線。 | 自動(dòng)跳號(hào)，熱影響區(qū)域小，線條精細(xì)，耐清洗耐磨損，環(huán)保節(jié)能，節(jié)省材料，可用于木制品、有機(jī)玻璃、金屬板、玻璃、石材、水晶、紙張、雙色板、氧化鋁、皮革、樹(shù)脂等材料的蝕刻。 |
表面處理 | 利用激光加熱金屬材料表面，實(shí)現(xiàn)表面熱處理。 | 加工速度快，部件變形小，精確加工，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)淬火的處理效果，適合于缸套、曲軸、活塞環(huán)、換向器、齒輪等汽車零部件的熱處理，同時(shí)在航空航天、機(jī)床行業(yè)等領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。 |
激光快速成型（3D打印） | 采用鋪粉輥將一層粉末平鋪在工件表面，激光束按照粉末層的輪廓截面掃描粉層，使粉末熔化后燒結(jié)，實(shí)現(xiàn)工件粘接。 | 加工工藝簡(jiǎn)單，可加工材料廣泛，加工精度高，無(wú)需支撐結(jié)構(gòu)，材料利用率高，結(jié)合計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)及柔性制造技術(shù)，可用于模具和模型制造。 |
資料來(lái)源：智研咨詢整理
激光技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的應(yīng)用非常廣泛，涉及工業(yè)制造、通訊、信息處理、醫(yī)療衛(wèi)生、節(jié)能環(huán)保、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域，是發(fā)展高端精密制造的關(guān)鍵支撐技術(shù)，助力國(guó)家產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。
激光加工技術(shù)行業(yè)發(fā)展規(guī)劃
文件名稱 | 發(fā)布時(shí)間 | 發(fā)布部門 | 相關(guān)內(nèi)容 |
《“十三五”先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》 | 2017年4月 | 科技部 | 面向航空航天、高端裝備、電子制造、新能源、新材料、醫(yī)療儀器等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的迫切需求，實(shí)現(xiàn)高端產(chǎn)業(yè)激光制造裝備的自主開(kāi)發(fā)，形成激光制造的完整產(chǎn)業(yè)體系，促進(jìn)我國(guó)激光制造技術(shù)與產(chǎn)業(yè)升級(jí)，大幅提升我國(guó)高端激光制造技術(shù)與裝備的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。 |
《“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》 | 2016年12月 | 國(guó)務(wù)院 | 搭建增材制造工藝技術(shù)研發(fā)平臺(tái)，提升工藝技術(shù)水平。研制推廣使用激光、電子束、離子束及其他能源驅(qū)動(dòng)的主流增材制造工藝裝備。加快研制高功率激光器、掃描振鏡、動(dòng)態(tài)聚焦鏡及高性能電子槍等配套核心器件和嵌入式軟件系統(tǒng)，提升軟硬件協(xié)同創(chuàng)新能力，建立增材制造標(biāo)準(zhǔn)體系。在航空航天、醫(yī)療器械、交通設(shè)備、文化創(chuàng)意、個(gè)性化制造等領(lǐng)域大力推動(dòng)增材制造技術(shù)應(yīng)用，加快發(fā)展增材制造服務(wù)業(yè)。 |
《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》 | 2016年7月 | 國(guó)務(wù)院 | “先進(jìn)制造技術(shù)”一欄中指出，要開(kāi)展超快脈沖、超大功率激光制造等理論研究，突破激光制造關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)高可靠長(zhǎng)壽命激光器核心功能部件、國(guó)產(chǎn)先進(jìn)激光器以及高端激光制造工藝裝備，開(kāi)發(fā)先進(jìn)激光制造應(yīng)用技術(shù)和裝備。 |
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近年來(lái)，激光加工不斷替代傳統(tǒng)加工方式，以激光器為基礎(chǔ)的激光工業(yè)發(fā)展迅速，目前已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造、通訊、信息處理、軍事及教育科研等領(lǐng)域，形成了遍布全球的產(chǎn)業(yè)鏈條，產(chǎn)業(yè)分工的成熟度和深入程度不斷提升。隨著未來(lái)應(yīng)用產(chǎn)品向超精超微方向發(fā)展，激光在微加工領(lǐng)域的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。
智研咨詢發(fā)布的《2021-2027年中國(guó)激光加工技術(shù)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)狀及投資戰(zhàn)略規(guī)劃報(bào)告》顯示：隨著中國(guó)制造“2025”和“一帶一路”戰(zhàn)略的深入實(shí)施，制造業(yè)對(duì)自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)模式的需求日益增長(zhǎng)，中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)也逐漸駛?cè)敫咚侔l(fā)展期。受益于消費(fèi)類電子、新能源、PCB 電路板等加工設(shè)備的需求旺盛，近幾年我國(guó)激光加工技術(shù)設(shè)備規(guī)模呈現(xiàn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，從2015年得345億元增長(zhǎng)到了2019年得658億元，近幾年我國(guó)激光加工技術(shù)行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模情況如下圖所示：
2015-2019年中國(guó)激光加工技術(shù)行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模
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2019年我國(guó)激光加工技術(shù)行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模658億元，其中，占比最大得激光切割設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到了266億元，占比40.43%。
2015-2019年中國(guó)激光加工技術(shù)行業(yè)細(xì)分市場(chǎng)規(guī)模
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2019年激光切割設(shè)備核心部件激光器價(jià)格繼續(xù)大幅下降，進(jìn)一步降低下游行業(yè)客戶購(gòu)買激光切割設(shè)備成本，部分市場(chǎng)需求得到進(jìn)一步釋放，但同時(shí)也受到汽車、3C 消費(fèi)電子行業(yè)周期性下滑、中美貿(mào)易摩擦導(dǎo)致的政策波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)和行業(yè)同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)加劇的不利影響，國(guó)內(nèi)激光切割設(shè)備需求大幅放緩，2019年我國(guó)激光切割設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模為266億元，增速降至9.4%。
2015-2019年中國(guó)激光切割市場(chǎng)占比統(tǒng)計(jì)
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2019年我國(guó)激光加工技術(shù)設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域主要分布在工業(yè)領(lǐng)域，2019年工業(yè)領(lǐng)域需求激光加工技術(shù)設(shè)備規(guī)模達(dá)到了386.6億元，占比5.11%。
2018-2019年中國(guó)激光加工技術(shù)設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域分布
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