其他激光微加工:蓝宝石和陶瓷是普遍应用于微加工技术和精细加工的材料,然后由于其质地坚硬, 对热敏感,传统制造工艺很难完成,需要通过超快激光器进行微加工处理。
✓ 蓝宝石凹槽铣削:蓝宝石是地球上仅此于钻石第二坚硬的材料,很难用机械的方法来加工,需要用激光 器来切割蓝宝石。
✓ 陶瓷加工:陶瓷材料塑性变小、材料脆性大、易产生裂纹,扩展至脆性断裂,所以在切削加工过程中会 造成崩豁现象,甚至于整个工件报废。通过超快激光器可以完成陶瓷加工精细化处理,减少裂纹产生。
✓ 光伏电池图案蚀刻:超快激光在光伏电池的制造中应用空间广阔。例如在CIGS薄膜电池的制造中,超 快激光可替代原有的机械划线工艺,显著改善划线质量,尤其是对于P2、P3划线环节,可以做到几乎 没有崩边现象,也没有裂纹和残余应力。
飞秒激光金属箔切割:飞秒激光切割机是指采用脉冲激光时间为飞秒段的超快激光,其加工特性 在于对材料的热影响小,与材料作用时间超短,在某些材料上低于材料分子间的布朗运动时间, 因此热影响超小,也就不会造成超薄金属材料变形、产生毛刺、颗粒粉尘等。
激光金属蚀刻,打标:相比普通激光器,超快激光器可以进行更精准的蚀刻及标记,更耐腐蚀。
✓ 激光表面处理:激光表面处理是一种烧蚀过程,在该过程中,材料表面吸收聚焦的激光能量来实现 良好的修复、修饰效果。主要应用包括去除金属、玻璃和复合板上的油漆、粘合剂、氧化物、油污 和脱模等。
航空领域:
✓ 为提高涡轮叶片的性能和使用寿命,进而提高发动机的性能,需要采用气膜冷却技术,这对气膜孔加工 技术提出了极高的要求,2018年西安光机所开发出国内最高单脉冲能量的26瓦工业级飞秒光纤激光器, 并研制出系列化超快激光极端制造装备,实现了航空发动机涡轮叶片气膜孔的“冷加工”突破,填补了 国内空白,这种加工方法较电火花加工等方法精度更高,成品率大大提升。
✓ 超快激光还可应用于纤维增强复合材料的精密加工,加工精度的提升,有助于碳纤维等复合材料在航空 航天等高端领域的应用拓展。
医疗领域:
✓飞秒激光视力矫正:在众多的近视矫正术中,全飞秒激光手术已经成为主流治疗近视眼的方法, 与传统的准分子激光手术相比,全飞秒激光手术具有手术准确度高、无明显疼痛感、术后视觉 效果好等优势。
✓心脏支架切割:由于心脏支架壁管极薄,通常采用激光加工代替常规的机械加工。但是,使用 普通激光通过烧蚀融化来加工,这样加工的心脏支架存在毛刺多、切槽宽度不统一、表面烧蚀 严重、筋宽不均匀等一系列问题。近年来,国外企业已经开始采用飞秒激光进行支架切割。
✓在医疗美容方面,超快激光可用于去除色素和原生痣、去除纹身等,也可以用来改善肌肤的衰 老情况。
2019年全球激光器产业市场规模:2019年全球激光器销售额为147.3亿美元,相比2018年的137.6 亿美元销售额同比增长9.9个百分点。中美贸易战得到一定程度缓和,激光产品进出口表现出复出迹象。 2019年激光器在科研和军事市场持续扩张,增长率达到21%以上。
中国激光产业市场规模:2019年中国激光器市场虽然有所增长但与前两年相比增速开始放缓。工业、 信息、商业、医学和科研领域的激光设备市场销售总收入为658亿元,较2018年同比增长了8.8个百 分点。
超快激光器成为近年来激光市场上最突出的增长点,2015-2019年复合增速为70.5%,而全球激光 器市场2015-2019年复合增速仅为11%。2019年国内从事超快激光器研发生产的企业超过25家, 2019年市场空间达到24.5亿元,已成长为相当于国内光纤激光器收入体量30%的市场。
激光产业链长、市场规模大,因而有大量的上市、非上市企业。
近年来的趋势:细分环节的专业化程度越来越高。从竞争激烈程度而言,激光设备大于激光器大于激 光材料/器件。
4 注塑机行业:公司成长分化明显 注塑机是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。注塑机通常由注射系统、合模系统、 液压传达动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全检测系统等组成,其中注射系统和合模系统尤为关键。
注塑机的分类方式较多,大体上可以按照驱动方式(液压式、电气式和电液混合式)、塑化方式(螺杆式、柱塞式和螺杆预塑柱塞注 射式)、注射与合模装置轴线(立式、卧式和角式)、锁模力(小型、中型、大型)这四种分类方法来进行分类。
我国注塑机控制技术的进展:
• 传统控制方式 :一般采用简单的继电器、接触器控制,控制方式多为开环控制,结构简单,但抗干扰能力差,控制精度低。
• 可编程序控制器控制方式:20世纪60年代末发展起来的可编程序控制器(PLC)是一种较好的控制装置,较传统方式的抗干扰能力及控 制精度有了很大程度的提高,但它的抗干扰性、可靠性和温度控制精度在有些时候还显得不够理想。
• 计算机控制方式 :采用计算机进行控制是更为高级的控制方法,这是注塑机控制系统今后的发展趋势。目前,微机控制系统主要包括 单机系统和多机系统两大类型。这两类控制器的结构各有特点,基本能够满足不同层次的需求。
注塑机技术正朝着节能化、精密化、智能化的方向发展。目前,世界发达国家的注塑机控制技术比较先进、成熟,其特点是普遍采用 实时闭环控制和CRT或LCD显示屏的过程监控,并通过多重处理将尽可能多的处理工作分配给外围装置完成,以提高注塑机内的通讯 能力,减轻主控部分负荷,一定程度上代表了注塑机控制技术的未来走向,也是我国注塑机控制技术的未来走向。
➢ 在全球塑料成型设备行业市场,欧美国家及日本仍然占据领先地位。注重创新和长期发展的积累使得欧美及日本企业生产的注塑机在 高端市场上具有优势。而国内注塑机企业凭借性价比优势,主要集中于中低端市场。注塑机的主要应用领域包括家用电器、汽车工业 和通用塑料工业,下游行业的发展这可能会推动注塑机行业的增长。
➢ 我国已经是塑料机械生产大国、消费大国和出口大国,2012年塑料制品产量增长速度显著下降至8.99%,随后三年增速持续降低, 2015年增速仅1%,随后四年塑料产品产量仍增长增长,增长率不超过4%。考虑到我国对于环保的的要求,预计塑料制品的产品会 继续保持低速增长状态,行业趋于饱和。
➢ 根据中国塑料机械工业年鉴,2017 年全球注塑机市场规模达到 82.11 亿美元,预计 2025 年将达到 104.29 亿美元,年复合增长率 (CAGR)为 3.03%。考虑到我国2012-2017年年均复合增长率达6.29%,预计注塑机行业发展速度趋缓。
➢ 从地区来看,中国、韩国、印度及东南亚、北美地区将成为注塑机的主要市场。北美过去几年的市场地位不可忽视,未来仍然将保持 稳定发展,美国市场的变化将对全球注塑机的发展产生重要影响。欧洲也是重要的地区之一,2017 年市场规模达到 18.71 亿美元, 预计 2025 年达到 22.83亿美元,年复合增长率预计为 2.52%。