激光行业吐故纳新
2020-05-26李奇锋
李奇锋
中国制造正加速转型升级,激光行业也在不断研发新技术、新设备以适应市场需求,一批注重技术积淀,并抓住机遇实现快速发展的企业如大族激光、华工科技等由此跻身世界前列,整个行业亦呈吐故纳新之态。
升级持续,更新更尖端
激光在人类发明史中拥有相当重要的地位,有着“最快的刀”“最准的尺”“最亮的光”之称。虽然激光技术与半导体技术的诞生时间相差了13年,获得诺贝尔奖的时间也只相差了8年,可归属为同一个时期的产物,但两者发展至今的境遇却有着很大的不同,半导体技术的体量与影响力远超激光技术。对此,有专家这样释疑,“造成這一现象的关键在于半导体一直按照摩尔定律的规模在发展,即每18个月半导体技术的能力可以翻一番而产品价格可以降一半。但激光技术自问世以来,传统激光器的技术发展相对缓慢,直到光纤激光器出现才跟上半导体的发展速度,实现了激光功率每18个月大概提升一倍的技术发展速度。”
一般而言,激光产业链的构成为,上游元器件和材料、中游激光设备、下游激光加工服务。激光行业应用领域相当广泛,激光加工的优点颇多,“加工精度高,不影响材料的物理特性,有助于提高加工质量;加工速度快,劳动生产率高;无污染、原材料消耗低。”近年来发展迅速的半导体激光器和光纤激光器等先进激光器除了具有早期激光器的优势,还在光束质量、易于集成、维护成本、使用寿命等方面有了明显提高,同时可以实现柔性操作和遥控操作。按照专家的说法,“激光与几乎所有的战略性新兴产业领域密切相关,自身也是战略性新兴产业高端装备制造业的重要内容。”
十余年前,激光技术还多应用于高端汽车激光焊接等特定场景,如今却已是智能装备的重要组成部分,并取代了车床的相当一部分职能,可以说激光设备是渐行渐近的智能制造的核心基础之一。激光行业一度加工形态单一,即一种激光设备只应用于某一道工序之上,没有完全发挥出技术潜能和功用,但通过技术创新和场景结合,这个问题已经得到初步解决。
现在的激光技术及产品是汽车、石油、机械、航天航空、通讯、轨道交通、电子信息、医疗、服装纺织等众多行业技术改造升级的重要工具,被视为扭转制造业低质低效、重塑产业竞争力的利器。与其他制造业大国相比,我国激光行业在制造业尤其是装备制造业中的应用比例偏低,仅为30%。而美、日、德等国的激光行业在装备制造业中的应用比重均超过了40%,其中德国高达46.4%,位居第一。这些国家在激光器生产技术及其实用化方面居世界领先地位,并且在主要的大型制造产业中基本完成了用半导体激光加工工艺对传统工艺的更新换代。需要重视的是,大功率半导体激光芯片是激光产业的核心部件,以半导体激光芯片为基础的激光工业在全球发展迅猛,为了在全球化竞争环境中进一步占据技术制高点,诸多国家加紧实施半导体激光产业发展计划。
目前,我国的激光产业发展迅速,每年增速保持10%以上,相关企业在珠三角、长三角及武汉地区较为密集,各地的激光产业园拓展也有不少亮点。数据显示,我国激光产业主要应用于激光加工、医疗等行业,其中科研开发领域为12%,材料加工领域为32%,通讯领域为12%,信息领域为14%,医学领域为20%,测量与其他领域为9%和1%。中国科学院院士姚建铨表示,“虽然我国的激光产业工艺应用点很多,但尚未形成成熟体系,此外,还存在相关标准缺乏的问题。”
积淀为王,用于做深耕
近年来,受益传统制造业升级加速与高端装备领域的大力推进,激光设备企业发展提速,作为该领域头部企业的大族激光近年来表现不俗,其是亚洲最大、全世界排名前三的工业激光加工设备生产厂商,已实现从光纤激光器到设备集成的垂直一体化整合,打通了激光技术的全产业链,产品覆盖多个系列、200余种工业激光设备及智能装备解决方案。大族激光曾在《大国重器·发动中国》中展示了先进的三维五轴激光机床与功能部件自主研发历程,其16KW、20KW激光焊接装备助力了世界最大“人造太阳”项目建设,并被选为美国激光学会理事单位。
激光晶体是激光器的核心元器件之一,市场占有率达80%的福晶科技是全球固体激光器市场中非线性晶体和激光晶体的主要供应商,其总经理陈秋华表示,“激光技术代表了先进制造,代表了先进的发展方向,未来智能制造、激光雷达、自动驾驶等市场的发展,都将为激光行业带来非常好的发展机遇。福晶是以晶体起家的,我们的晶体生长技术国际领先,并不断投入资源进行技术升级。”
激光是当今世界战略高科技竞争的重要领域之一,与不少行业的情况相似,国产激光器与进口产品的核心差距仍然在于关键材料和关键工艺。业界的普遍观点是,国内市场从激光晶体、激光器到激光及配套自动化设备短期内存在产业波动,但中长期向上发展的趋势不变,且国内头部企业持续拓展新的应用领域。但因为产业链体量较大、技术壁垒较高等行业特殊性,业界专家对激光领域的企业的建议是,“即便是全能选手,也要选择最擅长的细分项目深耕。”正如创鑫激光品牌与市场负责人曾剑锋对接下来激光行业机会和竞争模式所总结的三个猜想,“多维竞争力的塑造、战略纵深能力的积累和渗透力的强化。”