企业竞争图谱：2024年激光切割 头豹词条报告系列

企业竞争图谱：2024年激光切割头豹词条报告系列 许哲玮·头豹分析师 版权有问题？点此投诉 2024-09-06未经平台授权，禁止转载 工业制品/工业制造 行业：制造业/专用设备制造业/电子和电工机械专用设备制造 摘要激光切割具有高速度、高精度和高适应性、割缝细、热影响区小、切割面质量好、无噪音、焊缝区组织和性能与母材接近等优点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、机械加工、电子设备、精密仪器、医疗设备等领域。激光切割产业链上游为激光切割设备零部件供应环节，零部件包括激光光学类、机械加工及钣金类、电动器件类、系统控制类、传动类、电气类和辅料包材类等部件；产业链中游为激光切割设备制造与生产环节；产业链下游为激光切割设备的终端应用环节，包括精密器械、汽车配件、厨卫五金、电子电气、智能家居等终端应用行业。预计未来随着工业进一步向智能化、精密化加工演进，下游各加工领域对高功率和超高功率激光切割的需求将呈规模化增长态势，相应地推动激光切割行业持续向高功率和高质量方向发展。 行业定义[1] 激光切割利用激光束高功率密度的性质，将激光汇聚到很小的光点上，将材料快速加热，使其达到沸点后汽化形成空洞，再通过移动激光光束在材料表面造成切缝，完成对加工物体的切割。激光切割技术可广泛应用于金属和非金属材料的加工中，相比于传统的刀具切割方法，激光切割具有高速度、高精度和高适应性、割缝细、热影响区小、切割面质量好、无噪音、焊缝区组织和性能与母材接近等优点，能够大大缩短生产周期、降低生产成本、提高工件质量。在现代工业生产中，激光切割被广泛应用于金属、塑料、玻璃、陶瓷、半导体以及纺织品、木材和纸质等材料加工，在航空航天、汽车制造、机械加工、电子设备、精密仪器、医疗设备等领域中的应用呈持续拓展态势。 行业分类[2] 按照工作原理、激光器类型的分类方式，激光切割行业可以分为如下类别： 激光切割行业基于工作原理的分类 行业特征[3] 激光切割行业的特征包括：1.技术壁垒高；2.应用领域广泛；3.光纤激光切割逐步取代CO2激光切割成为主流激光切割技术。 1技术壁垒高 激光切割设备行业属于技术密集型、科技创新型行业，涵盖光学、电子技术、机械设计与制造、自动化控制、计算机软件开发与数字图像处理、精密光学设计、视觉图像处理、运动控制、光和材料作用机理等多学科领域，新进入企业需要长期投入大量的资金并具备雄厚的研发人才储备，同时还要承受技术研发、新产品开发的不确定性。因此，该行业对于潜在进入者而言具备较高的技术壁垒。 2应用领域广泛 激光切割产业应用市场广泛，从3C电子到工业加工，再到轨道交通、航空航天等领域，都对激光切割设备具有较大的市场需求。以功率段来看，1,000W以下的激光切割设备多用于半导体和3C电子领域的精密切割，1,000-6,000W的激光切割设备多用于五金、家电、机箱机柜等领域的薄板和中厚板切割，而6,000W以上多用于航空航天、轨道交通、石油管道等厚板切割。 3光纤激光切割逐步取代CO2激光切割成为主流激光切割技术 与CO2激光切割技术相比，光纤激光切割技术具备激光结构简单、光电转换率高、切割速度快、切割成本低等优势，在汽车、船舶、航天制造等领域应用普及率较高。在汽车制造行业，与激光切割设备配套的工装及智能控制系统正快速发展完善，光纤激光切割设备已逐步替代CO2激光切割设备并应用于皮革、玻璃等特殊材料切割；在船舶制造行业，光纤激光切割技术在造船材料切割中的可行性已得到验证；在航天制造行业，光纤激光切割设备已广泛应用于对飞机蒙皮、航空发动机等各种零部件的高精度切割，并逐步开展对钨合金、镍基高温合金等特殊材料的切割工艺研究。 发展历程[4] 在中国，激光切割技术的应用最早可追溯至20世纪70年代。激光切割技术经历了从CO2激光切割、YAG固体激光切割到光纤激光切割的转变，国产化技术愈渐成熟，叠加下游制造业对自动化、智能化生产模式的需求日益增长，推动激光切割行业进入高速发展阶段。未来随着工业进一步向智能化、精密化加工演进，预计通信存储、家用电器、机械设备、新能源汽车等加工领域对高功率和超高功率激光切割的需求将呈规模化增长态势，进而推动激光切割行业持续向高质量发展阶段过渡。 早期研究和应用阶段 1960~1999 20世纪60年代初期，美国科学家Mainan研制出全球首台红宝石激光器；紧接着CO2激光器、离子激光器、Nd:YAG固体激光器等不同类型激光器陆续研制成功；同时期美国西部电气工程研究中心生产出全球首台激光切割设备，在金刚石材质模具上实现了激光钻孔；20世纪70年代初期，英国将其开创的用激光来辅助氧气喷射切割金属技术应用于航空航天领域，标志着激光切割技术正式登上了历史舞台；同时期全球首台CO2激光切割设备投入使用，中国中科院长春光机所、长春第一汽车制造厂轿 车分厂等单位合作研制的CO2激光切割设备成功应用于切割“红旗”牌轿车覆盖件；20世纪80-90年代，欧美和日本等发达国家针对当时应用广泛的氧气激光切割和CO2激光切割技术进行归纳和总结并建立起自己的激光切割工艺数据库，开始着手研究更加高效和高质量的激光切割系统。 该阶段属于激光切割的早期研究阶段，与国外发展相比，中国的激光加工技术起步较晚，主要依靠进口国外高功率激光切割设备应用于国内工业制造领域。在20世纪末期，全球激光切割产业商业化逐步迈向成熟，激光切割技术被广泛应用于电子制造业、运输机械、汽车制造等诸多行业中金属和塑料等材料的切割和加工。 技术变革阶段2000~2013 21世纪初，中国国内陆续出现诸如大族激光、华工科技、凯普林等从事半导体激光器和激光切割技术探索和研究的本土企业。2000年9月，华工科技收购澳大利亚激光切割、等离子切割系统知名企业FARLEY和LASERLAB公司，迈出了中国激光企业全球化进程第一步；2004年，大族激光开发了系列CO2激光切割设备用于非金属材料切割，华工科技研制出国内首台高功率激光切割设备；2008年，华工科技旗下投资参股公司锐科激光自主研制出国内首台25W脉冲光纤激光器和首台100W连续光纤激光器，标志着中国激光切割产业开始由YAG固体激光切割技术和CO2激光切割技术向光纤激光切割技术变革，国产化替代进程起步。 该阶段属于激光切割的技术变革阶段，在该阶段中国的光纤激光切割产业链尚处于萌芽期，国内厂商所使用的光纤激光器、半导体泵浦源等光纤激光切割重要零部件大部分依赖进口，而进口零部件高昂的价格和较长的交付周期制约着国内企业发展，国内激光切割行业仍以YAG固体激光切割技术和CO2激光切割技术为主。 高功率+智能化发展阶段2014~至今 2014年，光纤激光器市场份额超越CO2激光器成为全球主流激光源；2017年，华工科技 MARVEL6000系列全新一代数控光纤激光切割机面世，核心光源自主制造，切割速度、厚度媲美进口设备的同时，价格仅为进口设备的一半；2023年，华工科技研制出国内首台核心部件100%国产化的高端晶圆激光切割设备；2024年，大族激光交付全球首台150kW超高功率激光切割机，据悉将能够实现过去万瓦光纤激光切割无法触及的特厚板切割应用领域。 该阶段属于激光切割的高功率和智能化发展阶段，伴随国内激光加工企业技术研发和创新效率提升，激光加工设备的国产化率日益提升，中高功率的光纤激光器和半导体激光器已快速应用于切割市场，推动激光工艺愈渐成熟，持续突破切割厚度极限。预计在中国智能制造战略布局下，激光切割将朝着高功率、智能化、国产化的趋势不断发展。 产业链分析 激光切割产业链上游为激光切割设备零部件供应环节，零部件包括激光光学类、机械加工及钣金类、电动器件类、系统控制类、传动类、电气类和辅料包材类等部件；产业链中游为激光切割设备制造与生产环节；产业链下游为激光切割设备的终端应用环节，包括精密器械、汽车配件、厨卫五金、电子电气、智能家居等终端应用行业。[7] 激光切割行业产业链主要有以下核心研究观点：[7] 上游：激光器等激光切割设备零部件逐步实现国产化。 激光切割设备生产所需零部件包括激光光学类、机械加工及钣金类、电动器件类、系统控制类、传动类、电气类和辅料包材类等部件，零部件成本在激光切割产品总成本中占比高达85%以上，其中激光器在零部件成本中占比近30%，是激光切割设备的核心零部件。伴随锐科激光、杰普特、柏楚电子等以激光加工设备零部件生产为主营业务的国产龙头厂商崛起，中国激光切割产业链上游零部件逐步实现了从进口依赖向自主研发阶段转变，国产化替代进程加快。 中游：产业集群化和高功率发展趋势为激光切割行业高质量发展奠定基础。 2023年中国激光切割成套设备出口地区TOP10（山东、广东、江苏、湖北、浙江、上海、安徽、天津、四川和广西）出口额共计130.6亿元，国内占比达95%，即激光切割产业主要集中于华东和华南片区，集群化趋势明显，有助于加强以激光光学器件、激光运动控制系统、激光切割设备、激光切割应用平台等构成的激光切割产业链上下游协同效应。同时，伴随中国经济结构逐步向先进制造业转型升级，新能源汽车、船舶、轨道交通、机械制造、航空航天等重点工业对高功率激光设备的需求将呈持续增长态势，驱动激光切割行业从前期低价内卷式的“量增长”向更聚焦于技术和性能的“质提升”转变。 下游：多元应用场景的定制化需求驱动中上游企业技术和产能双提升。 激光切割的下游应用领域广泛，可应用于精密器械、汽车配件、厨卫五金、电子电气、智能家居等多元化场景，其市场需求量伴随激光切割设备技术迭代和渗透率提升而具备较大增长空间，是中上游企业产能扩张的重要驱动力。同时，由于不同细分行业对激光切割产品的功能性需求具备差异性，相应地对激光切割产品定制化的设计和研发能力要求较高，进而驱动中上游企业持续进行技术变革。[7] 产业链上游上 生产制造端 零部件供应（包括激光光学类、机械加工及钣金类、电动器件类、系统控制类、传动类、电气类和辅料包材类等部件） 上游厂商 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 宁波阿帕奇电器科技股份有限公司 查看全部 产业链上游说明 激光器是激光切割设备的核心零部件。 激光切割设备生产所需零部件包括激光器和激光切割头等激光光学类部件、床身和钣金件等机械加工及钣金类部件、电机和减速机等电动器件类部件、激光切割加工控制系统和监控类部件等系统控制软硬件、齿条和导轨等传动类部件、传感器和工控机等电子器件以及生产辅料和包装等辅料包材类部件。零部件成本在激光切割产品总成本中占比高达85%以上，其中激光器在零部件成本中占比近30%，是激光切割设备的核心零部件。近年来，伴随上游供应商在激光器产品功率、性能等关键指标上的技术更新迭代速度加快，激光器国产化替代趋势显现，同功率的激光器单价逐年下降。以一台1万瓦切割用国产激光器为例，其平均价格从2018年的150万元下降至2023年的20万元，降幅近90%。上游零部件采购价格的持续下行或将驱动激光切割产业链整体利润从上游逐步向中下游转移，在一定程度上优化了激光切割设备制造商的盈利空间。 激光切割设备零部件逐步实现国产化。 伴随锐科激光、杰普特、柏楚电子等以激光加工设备零部件生产为主营业务的国产龙头厂商崛起，中国激光切割产业链上游零部件逐步实现了从进口依赖向自主研发阶段转变，国产化替代进程加快。以激光器和激光运动控制系统为例，2023年1kW-3kW、3kW-6kW的光纤激光器国产化率已达98%以上，10kW以上的光纤激光器国产渗透率从2018年不到6%快速增长至近70%，其中龙头厂商锐科激光在国内的市场份额实现了对美国IPG的反超，其建成的全国产化光纤激光器智能产线产能全球领先；中低功率国产激光运动控制系统已占据国内市场主导地位并基本实现进口替代，高功率国产激光运动控制系统的市场认可度持续提高，部分龙头厂商如柏楚电子推出的高功率激光运动控制系统的技术指标和使用性能已达国际领先水平，预计未来国产品牌将继续挤压国际厂商在该领域的市场空间。 产业