3D打印技術(shù)是將激光技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、人工智能技術(shù)有效結(jié)合而成新加工技術(shù)。3D打印作為一種全新的制造技術(shù)其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)突出，尤其是在零部件結(jié)構(gòu)高度復(fù)雜的尖端科技領(lǐng)域，比如航空發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭飛行器、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)等的制造。

　　一、激光加工設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)

　　激光加工設(shè)備屬于技術(shù)、專業(yè)性較強(qiáng)的精密產(chǎn)品，已成為發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)、改造傳統(tǒng)制造業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備之一。激光設(shè)備行業(yè)龐大且應(yīng)用廣泛，目前已形成完整、成熟的產(chǎn)業(yè)鏈分布。從激光產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈分布可以看出，激光產(chǎn)業(yè)鏈主要包括：上游材料與元器件行業(yè)，主要含組建激光加工設(shè)備的光學(xué)、機(jī)械、電控、氣動(dòng)零部件的制造，以及相關(guān)控制平臺(tái)與軟件系統(tǒng)的研發(fā)；中游激光加工設(shè)備制造業(yè)；下游應(yīng)用行業(yè)，主要包括激光加工的在汽車、鋼鐵、船舶、航空航天、消費(fèi)電子、高端材料、半導(dǎo)體加工、機(jī)械制造、醫(yī)療美容、電子工業(yè)等行業(yè)中的應(yīng)用。

　　圖表 激光設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)

　　2017年，我國(guó)激光產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值規(guī)模超過(guò)1000億元，位于中游的激光裝備占比約42%，比2016年增加了5個(gè)百分點(diǎn)。我國(guó)激光產(chǎn)業(yè)鏈中，上游核心激光元器件及激光器長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)國(guó)外進(jìn)口依賴度較高，尤其是在高功率激光器及高精密部件市場(chǎng)被國(guó)外大企業(yè)占據(jù)主導(dǎo)地位，在中小功率激光器市場(chǎng)領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)化率已經(jīng)超過(guò)80%；中游激光設(shè)備環(huán)節(jié)，國(guó)內(nèi)涉及激光設(shè)備生產(chǎn)的企業(yè)增多，市場(chǎng)占有率逐年提升。

　　圖表 激光產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)袌?chǎng)結(jié)構(gòu)

　　二、激光設(shè)備行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模

　　2017年全球激光加工設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模為313.7億美元，同比增長(zhǎng)12%。2017年中國(guó)激光設(shè)備市場(chǎng)銷售總規(guī)模超過(guò)442億元，增速持續(xù)增長(zhǎng)，達(dá)到14.8%。2010-2017年激光設(shè)備市場(chǎng)銷售規(guī)模年均增長(zhǎng)達(dá)到21.8%。

　　圖表 2012-2017年中國(guó)激光設(shè)備行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模及增長(zhǎng)率

　　2017年激光設(shè)備產(chǎn)業(yè)規(guī)模的加速提升主要得益于傳統(tǒng)激光加工的替代升級(jí)和新興應(yīng)用的需求增長(zhǎng)。(1)在傳統(tǒng)激光加工領(lǐng)域，光纖激光設(shè)備憑借高性能和低成本優(yōu)勢(shì)持續(xù)替代CO2和YAG固體激光設(shè)備，光纖激光器和設(shè)備集成市場(chǎng)規(guī)模大幅提升。(2)動(dòng)力電池、OLED、消費(fèi)電子脆性材料應(yīng)用對(duì)激光設(shè)備需求每年超過(guò)70億元，柔性O(shè)LED、玻璃等脆性材料應(yīng)用對(duì)“紫外&超快”激光設(shè)備需求強(qiáng)勁，用于精密加工的超快激光設(shè)備需求增長(zhǎng)。

　　三、激光設(shè)備新興市場(chǎng)應(yīng)用分析

　　激光加工技術(shù)是一種應(yīng)用定向能量進(jìn)行非接觸加工的新型加工技術(shù)，與傳統(tǒng)接觸式加工方式有本質(zhì)區(qū)別，可與其他眾多技術(shù)融合、孕育出新興技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，將對(duì)許多傳統(tǒng)加工產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生重大沖擊。隨著皮秒、飛秒激光技術(shù)的逐步成熟和產(chǎn)業(yè)化，激光將更廣泛地應(yīng)用于全面屏、陶瓷、金屬、合金等材料的精密加工，支撐消費(fèi)電子、新能源、高端制造等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

　　全面屏面板加工

　　全面屏趨勢(shì)興起最直接影響的是智能手機(jī)顯示的方案的變革，進(jìn)而要求封裝的工藝就會(huì)越來(lái)越高，才可以使得外觀美觀。這其中釋放了異形切割的工藝要求，目前，只有激光設(shè)備才可以做到基于LTPS技術(shù)的中小尺寸柔性O(shè)LED面板在色域、對(duì)比度、節(jié)能、可彎曲等特性上超過(guò)LCD面板。而柔性O(shè)LED面板的放量是全面屏的助推劑，異形切割是全面屏得以在當(dāng)前智能手機(jī)外觀基礎(chǔ)上兼容前置攝像頭、受話器、傳感器等功能器件的最優(yōu)解決方案，進(jìn)而推動(dòng)小功率激光設(shè)備的發(fā)展。

　　對(duì)于OLED 面板的異形切割有刀輪和激光切割兩種途徑，其中刀輪切割屬于機(jī)械加工，存在速度慢、磨具損耗塊、良率低、切割面粗糙等問(wèn)題，銑削加工則需要反復(fù)研磨和拋光，對(duì)于復(fù)雜的異形切割適應(yīng)性差；相比之下，激光切割為非接觸型加工，可以做到高速、任意形狀、無(wú)碎屑等優(yōu)勢(shì)，盡管成本較高，但仍是手機(jī)注重顏值時(shí)代中，全面屏異形切割的主流方向。

　　圖表 異形切割方式對(duì)比

　　脆性材料加工

　　隨著消費(fèi)者對(duì)手機(jī)外觀的日益要求嚴(yán)格，手機(jī)蓋板和背板的材料將會(huì)被脆性材料取代。而對(duì)于脆性材料的切割方式，傳統(tǒng)的切割輪子將不再適用。因此，高功率、高能量的激光加工方式成為眾多廠家的選擇。使用激光設(shè)備進(jìn)行切割，不僅節(jié)省材料熱損失，還能省去切割斷面后續(xù)處理。根據(jù)OFweek預(yù)測(cè)，根據(jù)2017年全球智能手機(jī)出貨量為15.5億臺(tái)，預(yù)計(jì)到2020年出貨量達(dá)到16.0~19.4億臺(tái)，那么到2020年3D玻璃蓋板的需求量則為4~9.5億片，那么到2020年，全球新增激光加工設(shè)備的需求為60億元到170億元之間。

　　新能源汽車及動(dòng)力電池激光加工

　　受益于動(dòng)力電池?cái)U(kuò)產(chǎn)，激光焊接設(shè)備行業(yè)需求增速。電動(dòng)汽車未來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)是動(dòng)力電池的安全性、成本及儲(chǔ)能容量。動(dòng)力電池的制作工藝復(fù)雜，安全性要求高；其制作過(guò)程中的關(guān)鍵工藝技術(shù)之一是激光焊接技術(shù)；動(dòng)力電池激光焊接工藝包括電池軟連接焊接、頂蓋焊接、密封釘焊接、模組及PACK焊接。激光焊接優(yōu)勢(shì)在于焊材損耗小、被焊接工件變形小、設(shè)備性能穩(wěn)定易操作，焊接質(zhì)量及自動(dòng)化程度高。

　　圖表 激光焊接在動(dòng)力電池領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)

　　汽車輕量化持續(xù)帶動(dòng)對(duì)激光焊接的需求。減輕汽車重量，不僅可以降低油耗、減少二氧化碳排放，而且可以改善加速性能、縮短制動(dòng)距離、最終提升駕駛體驗(yàn)。因此，汽車輕量化已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外汽車制造追求的一個(gè)新的目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)汽車輕量化，最有效的方式是使用輕質(zhì)材料；相比于傳統(tǒng)材料，目前可用的汽車輕質(zhì)化材料有鋁合金、碳纖維、鎂合金等，而這些材料加工較普通鋼材難度更大，通常采用激光焊接的方式進(jìn)行處理，可以在加工效率和性能之間找到平衡；此外，板材的激光拼焊，能減少板材的搭接部分，進(jìn)而減輕一部分的重量。激光焊接作為一種先進(jìn)的加工技術(shù)，未來(lái)將成為汽車制造業(yè)的標(biāo)配工具，需求也將受到汽車輕量化的發(fā)展而不斷增長(zhǎng)。

　　據(jù)工信部《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》提出，到2025年，新能源汽車占汽車總體銷售的比例20%以上，新能源汽車的增長(zhǎng)也助力了動(dòng)力電池的增長(zhǎng)。工信部指出，到2020年，動(dòng)力電池行業(yè)總產(chǎn)能超過(guò)100Gwh，行業(yè)的復(fù)合增長(zhǎng)率超過(guò)34%。而新能源汽車的電池制造過(guò)程涉及的工藝要求高，激光焊接有望成為動(dòng)力電池生產(chǎn)的首選。十三五規(guī)劃指出，動(dòng)力電池投資額將達(dá)到560億元，對(duì)應(yīng)的激光設(shè)備需求為56億元。

　　3D打印

　　3D打印技術(shù)是將激光技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、人工智能技術(shù)有效結(jié)合而成新加工技術(shù)。3D打印作為一種全新的制造技術(shù)其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)突出，尤其是在零部件結(jié)構(gòu)高度復(fù)雜的尖端科技領(lǐng)域，比如航空發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭飛行器、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)等的制造。隨著3D打印材料和打印設(shè)備價(jià)格的下降，3D打印市場(chǎng)有望迅速擴(kuò)展，成為重要的加工手段。2017年全球3D打印市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)60億美元。