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1、激光设备行业市场分析智能制造转型,激光加工设备需求稳步提升激光技术优势明显,下游应用领域广泛激光由激发辐射过程产生。1ASER是“1ightAmp1ificationbyStimUIatedEmiSSionOfRadiation”的缩写,受激发射(StimUIatedemission)是由爱因斯坦1917年提出,狄拉克1927年首次实验证明受激发射存在。除受激辐射外另外一种光的发射过程是自发辐射。激光是20世纪以来,继原子能、计算机、半导体之后,人类的又一重大发明,是一种人造光,被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”。它的亮度约为太阳光的IOO亿倍。历经多年的发展,激光
2、技术已广泛应用于各行各业,形成了完整的产业链。激光产业链上游主要包括光源材料、光学元器件及其他组成激光器的材料;中游主要为各种激光器、机械系统、数控系统,其他例如电源、散热器、传感器、分析仪、防护镜等;下游则是成套的激光加工设备,如激光切割机、激光焊接设备、激光打标机等。激光产业链的终端应用领域涉及交通、医疗、电池、家电、商业用途等。用表z激光的分类按频率分按原理分按连续性按强度分红激光、,谶光、绿谶光;有熟,杀激光.二氧化碳激光、二极管激光.准分子激光.染色激光.氮离子激光、氮气激光.YAG激光等;连续激光和脉冲激光,脉冲激光有微秒级激光、纳秒激光、皮秒激光、飞秒激光;一级、二级等,级别越高
3、,强度越大相应则要求采取更严格的保护措施在激光加工设备生产成本中,人工成本及制造成本占比10%左右,原材料成本占比90%左右,其中激光器成本占比在30-50%。中国激光加工设备原材料成本占比90%左右。激光是由受激辐射的光放大产生的辐射。其中激光器是产生、输出激光的器件,是激光加工系统的核心器件。激光器是激光的发生装络,有三大功能部件:泵浦源、增益介质、谐振腔。泵浦源为激光器提供光源,增益介质(也称为工作物质)吸收泵浦源提供的能量后将光放大,谐振腔为泵浦光源与增益介质之间的回路,振腔振荡选模输出激光。工业是激光行业的主要应用市场,渗透率有望快速提升激光加工是利用高强度的激光束,经光学系统聚焦后
4、,通过激光束与加工工件的相对运动来实现对材料(包括金属与非金属)进行加工的一门技术,广泛地应用于切割、蚀刻、焊接及精细微处理等诸多工业生产领域。激光加工具有加工对象广、变形小、精度高、能耗低、公害小、远距离加工、自动化加工等显著特点,目前已成为一种新型制造技术和手段,被誉为“永不磨损的万能加工工具”。激光加工具有输出能量集中、稳定的特点,能够较好地处理传统工艺方法较难处理的硬度大、熔点高的材料。激光加工设备是实现激光加工的工具,按照不同的用途,主要可以分为:激光切割设备、激光刻蚀设备、激光打标设备、激光焊接设备等。在精细微加工领域,激光具备切割质量好、切割效率高、切割速度快、非接触式切割、材料
5、损伤小等特点。近年来,随着全球制造业逐步向精细化、智能化的方向发展,激光加工设备开始从航空航天、机械制造、动力能源等传统宏观加工领域逐步渗透到显示面板、消费电子、集成电路等精细微制造领域,极大地推动了相关产业的发展和进步。在未来,随着全球制造业升级的不断加快,新的生产需求和应用场景也将不断出现,激光加工设备的技术水平及应用领域也将得到进一步的发展。工业是激光行业最主要的应用领域。工业激光行业增长的核心驱动力在于激光工艺对传统工艺的替代。目前材料加工行业以传统的机床加工为主,但激光加工具备加工应用范围广、加工精度高、节约环保等优点,激光加工渗透率在快速提升。2023年1月,制造业PM1为50.1
6、%,2月为52.6%,均位于荣枯线以上,工业投资持续改善,宏观数据向好。图表8:中国工业产能利用率(%)646260荔慈战熊获战熊羔京懿就渊舞澜然盘与世界制造业大国相比,我国制造业及装备制造业中激光的应用比例偏低,仅为30%。而美、日、德激光在装备制造业中的应用比重均超过了40%,其中德国高达46%,高出我国16个百分点。因此我国激光产业的市场潜力较大。激光设备市场稳步增长,行业迎来良好的发展机遇行业整体维持稳定增长的态势根据中国激光产业发展报告的数据,2023年全球激光设备市场销售收入约为210亿美元,预计2023年将以10%左右的速度增长达到232亿美元。目前激光技术被应用在锂电、光伏、医
7、疗等多个行业。由于激光技术壁垒较高,导致长期以来我国激光器核心器件的进口依存度较高,为降低对激光器核心部件的进口依赖和生产成本,近年来国内厂商纷纷加大自主研发力度,未来随着技术差距的进一步缩小,激光设备核心零部件的国产化率也将进一步提升。并且随着信息技术发展和跨领域应用逐渐增加,其与制造业的融合日趋紧密,随着信息技术发展和跨领域应用逐渐增加,其与制造业的融合日趋紧密。同时激光加工技术越来越多地渗透进入材料加工与光刻、高端工程机械、桥梁建筑模板、装配式建筑、特变电输送铁塔、航空航天、通讯与光储存、医疗美容等工业及消费领域,上述领域未来广阔的发展空间为激光加工设备提供了广阔的发展机遇。激光器作为激
8、光设备的核心部件,迎来国产替代激光器是激光设备的核心部件。激光器的主要原材料为激光晶体、芯片、特种光纤等激光材料和元器件,因此产业链上游为光学材料、光学元器件、数控系统等制造商。激光器组装成激光设备后可以完成多种激光加工工作,例如打标、切割、焊接、清洗和熔覆等,应用服务面非常广泛,包括汽车、钢铁、石油、造船、航空航天等多个领域。既可用于传统加工行业,又可进军高新技术行业,为光伏电池、锂电池等新能源技术的实现提供支撑。激光器是激光加工设备的部件,而激光器器件包括泵浦源、光学谐振腔等,由于其技术壁垒较高,导致长期以来我国激光器器件的进口依存度较高。为降低对激光器部件的进口依赖和生产成本,近年来国内
9、厂商纷纷加大力度,投入多科研资源,我国激光器行业逐渐步入成长阶段,国产化程度逐年提升。对于激光加工应用场景,业界一般定义功率低于IOOW为低功率激光器,功率位于IOOW-IOOOW之间为中功率激光器,功率大于1000W为高功率激光器,在中、低功率激光器领域,国产替代率高,而在高功率激光器领域,仍被国外企业占据主导地位,但近年来,中低功率市场的同质化竞争愈演愈烈,厂商纷纷向高功率段进军,高功率激光器研发不断突破。图表14:青光器国产昔代进程低功率激光器中功率激光器高功率激光器“本巳经可以实现国产8代在激光加工设备生产成本中,人工成本及制造成本占比10%左右,原材料成本占比90%左右,其中激光器成
10、本占比在30-50%O近年来,中国激光器市场规模一直保持增长趋势,2023年市场规模达109.1亿美元,同比增长7.16%,占全球激光器市场66.12%的份额。根据数据,预计2023年将继续保持增长,市场规模将达147.4亿美元。目前中国激光器市场主要以光纤激光器为主导,由于光纤激光器性能优异,适用性较强,近十年市场份额快速提升,占比达51%。半导体激光器、固体激光器、气体激光器占比相差较小,分别为17%、16%和16%o2023年我国光纤激光器市场增长超出预期,达到124.8亿元,根据中国激光产业发展报告,预计2023年整个市场将会继续增长到138亿元。2023年中国光纤激光器市场集中度较高
11、,前三企业占比总和达73.7%o2023年,IPG市场份额继续下降到28.1%,锐科激光上升到27.3%,几乎和IPG持平,创兴激光占比达18.3%。除光纤激光器外,近年超快激光器成为激光器市场中受关注较多的一个细分领域。这是因为如今各个行业的产品都向更小的体积,更强大的功能方向发展,带动了生产工艺精细化和微纳化。超快激光器具有超短脉冲宽度和超高峰值功率密度,可提供可靠、高质量的精密“冷加工”,这种“冷加工”无冲击,热量几乎不会传递到材料中,可以减少熔化区和热影响区,微裂纹较少,能够实现对敏感材料的一致、受控加工。图表20:中国超快激光器市场规模:亿元(含进口)45IiI11201520162
12、01720182019202320232023e先进制造助力激光加工设备发展,行业集中度较低,看好龙头企业成长空间近年,随着我国制造业转型升级的深层次发展,激光先进制造技术凭借其加工效率、精度、加工质量及环保等优势,替代传统制造工艺领域不断扩大,是支撑我国制造业转型升级的关键技术之一,为世界各国重点发展和竞争的领域。我国激光加工设备行业起步较晚,但近年来发展迅猛。激光加工设备行业属于高端技术制造业,长期以来受到国家产业政策的重点鼓励和大力支持。近年来,中国激光市场快速增长,2023年中国激光设备产量约为20.19万台。激光加工设备行业,目前随着国内上游核心元器件以及高功率激光器的持续研发投入,
13、国内企业的市场占有率逐步提升,大族激光、华工科技等国产厂商一定程度上冲击了IPG等国外品牌此前在国内市场的垄断地位。总体来看我国激光加工设备行业集中度相对较低,大族激光在2023年市场份额为13.0%,化工科技占比3.3%;我们认为随着国内厂商不断加大对激光加工设备的研发力度,国产企业市场份额将进一步扩大。激光切割技术是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,从而将工件割开。激光切割具有切割质量好、切割效率高.切割速度快、非接触式切割、可切割材料种类多等优势。根据2023中国激光产业发展报告数据,2023年我
14、国激光加工设备行业市场规模达到821亿元,其中激光切割设备为激光加工技术的第一大应用领域,市场规模达280.1亿元,占比高达34%。预计2023年国内激光加工设备行业市场规模将达到950亿元,其中激光切割设备行业市场规模预计将达到324.6亿元。激光焊接设备市场随着汽车制造、新能源电池、数码加工、精密加工等领域应用的崛起,国内激光焊接设备市场规模不断扩大。根据2023中国激光产业发展报告,近年来受新能源汽车、锂电池、半导体及新兴市场的需求驱动,同时受益于激光功率的不断提升和激光器价格的下降,激光焊接设备在各行业渗透率不断提高。2023年中国激光焊接成套设备市场销售收入为66.5亿元,同比增长2
15、9.9%,预计2023年将近90亿71激光熔覆技术,又称激光增材制造技术,是一种以激光为能量源的增材制造技术。可以达到显著改善工件的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等性能,或达到修复工件表面尺寸、强化延长寿命的效果。根据2023中国激光产业发展报告数据,2023年我国激光熔覆设备行业市场规模达42.9亿元,预计2023年将达到53.7亿元。图表25:中国激光熔!(设备市场规模;亿元光伏激光设备市场广阔,技术迭代释放需求光伏行业作为目前我国最有竞争力的新兴可再生能源产业之一,经过近二十年的发展,光伏产业从技术到产业,都成为中国领先并引领全球发展的“长板”,正以不可估量的速度飞速发展,是推动我国能源变革的
16、重要引擎,也是未来实现我国承诺减排目标“2030年碳达峰、2060年碳中和”的主力军。目前我国光伏产业在制造业规模、产业化技术水平、应用市场拓展、产业体系建设等方面均位居全球前列。近年来,随着国内加快能源结构的优化调整,在碳达峰碳中和目标引领和全球清洁能源加速应用背景下,光伏装机容量将持续攀升。据国家能源局统计,2023年上半年国内光伏发电装机30.88GW,同比增长137.4%,已超过2023年110月国内新增装机容量总和。中国光伏行业协会预测,2023年国内光伏新增装机将达到85IOoGW。预计2023年-2025年,国内年均新增光伏装机将达到8399GW,我国光伏产业总体呈现稳定上升的发展态势。光伏行业尝试各种渠道推动电池片生产成本的下降。一是通过技术进步降低成本,根据中国光伏行业协会的统计,电池转换效率每提升1%