1证券研究报告作者：行业评级：上次评级：行业报告| 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明机械设备强于大市强于大市维持2019年08月21日（评级）分析师邹润芳SAC执业证书编号：S1110517010004分析师曾帅SAC执业证书编号：S1110517070006联系人朱晔zhuye@tfzq.com激光器专题：光纤激光器的切割与焊接市场空间深度探讨行业深度研究 摘要2请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明➢核心逻辑：2018年激光产业中工业加工占到下游总体的比例为45%，根据IPG2018年年报披露，激光切割、焊接是其中最重要的应用领域，2016-2018年切割占总体的比例分别为51%、54%、57%，逐年提升，而焊接三年分别为18%、20%、16%。切割、焊接占据了激光行业的主要市场空间。➢激光切割：激光切割主要优势在于单位使用成本低，随着设备价格的大幅下降其经济性凸显；激光切割从薄板往中厚板市场渗透趋势明显，还有至少翻倍以上的空间；就存量角度，根据中国激光产业发展报告（2019）及我们的估算，到2019年底我国切割用激光设备存量为6.99-8.16万台，对于传统切割方式的渗透度为26.26-30.65% ，且集中在低功率，1500W—4000W功率激光切割设备渗透率近年有望提高。➢激光焊接：激光焊接设备单价较高，主要应用于汽车、电池等高端制造；2018年规模以上金属焊接切割厂商年收入合计达到449亿，而激光焊接对焊接市场渗透度不足30%；作为实现汽车轻量化的重要手段，激光焊接应用率有望从20%提升至60%；受益于动力锂电池厂商扩产，预计2020年该细分市场空间达35亿元；国产替代将成为激光焊接业务的另一个增长点。➢投资建议：建议重点关注以切割、焊接为主要应用领域的激光器龙头锐科激光，关注非上市公司创鑫激光、杰普特等。➢风险提示：工业激光下游需求不景气；激光器价格竞争激烈；市场渗透提升不及预期。 目录3切割：设备单价下降趋势中应用场景向中厚板材料开拓，市场空间有望翻倍1.适用领域：工业加工中增长最快的应用领域，占比在50%以上2.工作原理：属于热切割方法之一，一般使用激光熔化切割3.能力与效率：切割能力因材料而异，切割效率与板材厚度呈“反比”4.激光切割：主要优势在于单位使用成本低，设备单价下降经济性凸显5.市场空间：设备单价下降促进中厚板市场开拓，空间有望翻倍6.市场渗透度：对于传统切割方式的渗透度不足25.95% ，集中在低功率焊接：主要应用于汽车、电池等高端制造，市场渗透+国产替代双轮驱动增长1.主要方式：主要有热传导焊、深熔焊、复合焊、钎焊等方式2.适用领域：多使用固体、半导体激光器，适用于精密加工、汽车工业等3.优势vs劣势：加工范围广、过程简单，但采购成本高4.市场渗透度：多应用于高端制造，对焊接市场渗透度不足30%5.应用场景一：作为实现汽车轻量化的重要手段，未来应用率将大幅提升6.应用场景二：动力电池厂商扩产，预计2020年细分市场空间达35亿元7.国产替代：国产替代将成为激光焊接业务的另一个增长点综述：重点讨论连续/QCW光纤激光器的切割及焊接市场空间1.光纤激光器研究框架2.激光特性及多应用场景综述请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 1综述：重点讨论连续/QCW光纤激光器的切割及焊接市场空间4请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 5➢光纤激光器行业特点：1）激光应用性价比日益提高，不断开辟新应用场景；2）顺周期属性，量价弹性都很大；3）标准品，行业竞争激烈；4）成本端的下降幅度很大。➢以上行业特点在投资时带来的困惑：1）如何看待激光器的市场空间；2）如何看待短期市场波动对股价的影响；3）如何看待竞争格局及国产化空间；4）如何判断公司成本端的下降幅度，从而判断行业毛利率。➢本次专题主要讨论：连续/QCW光纤激光器的切割及焊接市场空间。1.1. 光纤激光器研究框架资料来源：Wind, 天风证券研究所图：激光器公司市值影响因素拆解PEβ激光行业景气度α 激光器公司利润增速激光设备价格下降速度种类突破性能突破EPS市占率激光器公司市值成本控制规模效应元器件自制率下游行业景气度高功率、高稳定性超快、直接半导体等汽车销量增速3C行业景气度家电行业景气度其他新兴应用制造业利润增速β激光行业市场空间焊接市场空间打标、熔覆、清洗、增材制造、军工、显示等的市场空间切割市场空间请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 6按照波长来划分，光纤激光器属于近红外光。1.2. 激光特性及多应用场景综述资料来源：创鑫激光招股书, 天风证券研究所图：不同类型激光器的主要性能对比对比项目指标说明CO2 激光器（气体）YAG 激光器、（固体）薄盘激光器（固体）光纤激光器半导体激光器典型的波长μm数值越小，加工能力越强10.61.061.0~1.11.0~1.10.9~1.0典型电光效率%数值越大，效率越高，耗电越小105153045光束质量BPP（4/5kw）数值越小，光束质量越好6258<2.510输出功率kW数值越大，加工能力越强1~200.5~50.5~40.5~200.5~10输出光纤μm数值越小，使用越方便不可实现600~800600~80020~30050~800冷却方式方式越多，使用越灵活水冷水冷水冷风冷/水冷水冷占地面积（4/5kw）数值越小，适应性越好3m26m2>4m2<1m2<1m2体积体积越小，适用场合越多大最大较大非常小非常小可加工材料类型范围越广，加工适应性越好高反材料如铜、铝不可高反材料如铜、铝不可高反材料亦可高反材料亦可高反材料亦可图：不同类型激光器的波长范围资料来源：IPG官网, 天风证券研究所➢光纤激光器，按照光的波长来划分，一般是从可见光到近红外光（500nm到1.5μm之间），其特点是：金属对该波长范围内的光吸收能力较强，近红外光适用于金属加工。➢按照IPG年报指引，激光器正在向低波长延伸，半导体激光器、可见光激光器（蓝光、绿光等）及UV激光器等是其目前主要拓展的产品。➢光纤激光器的相较于气体激光器、固体激光器而言，优势非常明显，电光效率高、光束质量好，输出功率区间宽，占地面积更小，等等。➢半导体激光器在光束质量上逊于光纤激光器，电光效率明显更高。请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 71.2. 激光特性及多应用场景综述资料来源：IPG官网, 天风证券研究所图：按照工作方式来划分，激光又可分为脉冲/连续激光器按照工作方式来划分，光纤激光器又可划分为连续出光、脉冲出光。➢连续激光器：出光是连续的，峰值功率达到120KW，主要应用在切割、弧焊、钎焊、打孔等等➢半连续激光器（QCW）：本质上还是脉冲出光，但是脉宽较长，峰值功率为23KW，主要应用在切割、弧焊、钎焊、打孔、金属淬火（提高金属延展性、降低直流电阻），尤其适合在点焊、缝焊以及钻孔应用领域替代灯泵浦YAG激光器。用途上跟连续激光器有一定重叠。➢脉冲激光器又可以划分为纳秒、皮秒、飞秒脉冲激光器等•纳秒激光器（脉宽较长）：峰值功率为1MW，主要应用在薄板的划线、刻蚀，钻孔，表面处理，淬火，打标等。•纳秒激光器（脉宽较短，以下更适用于微观精加工）：主要用在薄板的淬火、硅片/玻璃的切割等；•皮秒激光器（脉宽达到皮秒级别）：峰值功率大于10MW，主要用于打黑、蓝宝石/玻璃切割，光伏/OLED切割•飞秒激光器（脉宽达到飞秒级别）：峰值功率大于29MW,金属薄板切割、钻孔，高精度加工，眼科手术等。请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 8请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明2切割：设备单价下降趋势中应用场景向中厚板材料开拓，市场空间有望翻倍 9工业加工是过去三年增长最快的应用领域，激光切割又是工业加工中增长最快的应用领域2.1.适用领域：工业加工中增长最快的应用领域，占比在50%以上资料来源：IPG年报, 天风证券研究所图：IPG切割、焊接、打标三种应用的占比51%18%11%80%54%20%9%83%57%16%9%82%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%切割焊接打标合计占比20162017201830.0%34.0%8.0%8.0%9.0%11.0%41.3%35.2%7.4%6.2%6.3%3.6%45%28%9%7%7%4%0.0%10.0%20.0%30.0%40.0%50.0%工业加工通信医疗美容科研军事仪器仪表与传感其他201820172016资料来源：2019中国激光产业发展报告, 天风证券研究所图：工业加工是过去三年激光应用领域的主要增长领域➢根据2019年中国激光产业发展报告，工业加工占下游总体的比例不断快速提升，意味着其为激光应用中增长最快的细分领域。2016-2018年，工业加工占到下游总体的比例分别为30%、41.3%、45%。➢在工业加工中，激光切割又是增速最快的应用。根据IPG2018年年报披露，激光切割、焊接、打标是最重要的应用领域，2016-2018年合计占比达到80%、83%、82%，其中切割占总体的比例分别为51%、54%、57%，逐年提升，而焊接三年分别为18%、20%、16%，打标分别为11%、9%、9%。请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 102.2.工作原理：属于热切割方法之一，一般使用激光熔化切割➢激光切割原理：利用经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、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开。激光切割属于热切割方法之一。➢一般使用激光熔化切割（相对于激光汽化切割）：激光熔化切割时，用激光加热使金属材料熔化，喷嘴喷吹辅助气体（O2、He、N2等），依靠气体的强大压力使液态金属排出，形成切口。所需能量只有汽化切割的1/10。资料来源：海商网，天风证券研究所图：激光切割图示资料来源：鸿镭激光，天风证券研究所图：激光切割原理请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 11激光切割的能力及效率2.3.能力与效率：切割能力因材料而异，切割效率与板材厚度呈“反比”资料来源：百超迪能官网, 天风证券研究所图：激光切割针对不同材料的切割能力（上限）➢按照切割能力来分，激光切割在各个功率段上对于不同金属材料存在能力极限。以3KW为例，其对于不锈钢、碳钢、黄铜、铝板的切割极限分别为14mm、20mm、8mm、8mm；6KW针对以上四种材料的切割极限为30mm、25mm、20mm、20mm；➢按照切割效率来分，激光切割的效率随着板材厚度的提高下降迅速。例如：对于1KW的激光器而言，其切割1mm碳钢板材效率为8m/min，而切割6mm碳钢板材效率仅为1.6m/min，切割10mm碳钢板效率仅为0.65m/min。功率不锈钢（切割厚度）碳钢（切割厚度）黄铜（切割厚度）铝板（切割厚度）750W8mm10mm2mm2mm1000W10mm14mm4mm4mm1500W10mm16mm5mm5mm2000W10mm18mm6mm6mm3000W14mm20mm8mm8mm4000W16mm25mm20mm20mm6000W30mm25mm20mm20mm8000W30mm25mm22mm22mm10000W40mm30mm25mm25mm102181.60.650246810121mm6mm10mm2KW1KW资料来源：奥凌智能官网, 天风证券研究所图：2KW/1KW处理6mm以上碳钢速度迅速降低（单位：米/min）IPG高功率的切割能力（以YLS机型为例）材料厚度（mm）辅助气体切割速度（m/min）2000不锈钢1氮气242000不锈钢6氮气1.52000碳钢1氧气332000碳钢16氧气0.423000不锈钢1氮气553000不锈钢10氮气13000碳钢1氧气453000碳钢20氧气0.74000不锈钢1氮气654000不锈钢14氮气0.84000碳钢1氧气504000碳钢22氧气0.8图：IPG高功率的激光切割效率资料来源：IPG, 天风证券研究所请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 12以碳钢为例，不同厚度下的切割方式经