曙光若隐若现，内卷加剧的激光切割市场，敢问路在何方？
来源：汽车工业园作者：希月发布时间：2024-01-05
近几年，万瓦风潮市场热度持续高涨，并快速席卷激光行业，但也引来不少质疑，尤其是刚落地的6万瓦激光切割机更是众说纷纭。出乎意料的是，不到半年6万瓦激光切割机便供不应求。钢构行业接连复购超高功率激光切割，用来替代等离子切割，种种迹象似乎与质疑声大相径庭。从传统工艺替代和应用场景来看，超高功率激光对于金属切割加工的意义绝非一般。 激光替代等离子市场现状 Lasers Shape the Future 早在激光切割普及之前，等离子切割是金属加工领域最为成熟的工艺。它利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属局部熔化，并借助高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口，其加工质量和成本均较为可观。此时，等离子切割在中薄板领域，凭借其切割速度快、端面光滑等优点还在广泛应用。 但随着激光的兴起，激光切割开始对等离子切割形成一定程度的冲击。在薄板切割领域，千瓦级光纤激光器相对等离子切割质量和效率具有绝对优势，高精度、切缝小、热影响区小、边缘无毛刺和切割速度快等显著优势使其成为该领域首选。相比之下，等离子切割的劣势已经凸显出来。 为应对激光切割的冲击，设备厂商针对等离子切割断面质量粗糙、垂直度差等弊病开发出更为精细的设备，通过缩小喷嘴孔尺寸而产生极度压缩弧，大幅提高电流密度，以获得更高的切割精度和更好的光洁度。但即便如此，等离子切割在薄板领域的加工效率、精度和环保等方面仍无法与激光切割媲美。 伴随加工材料厚度的提升，彼时的千瓦级激光切割也遇到不少挑战，在30－50mm区间的中厚板领域，激光切割速度要明显低于精细等离子切割机，无法撼动其在中厚板领域的地位。 直到2020年，万瓦激光切割技术的出现为金属加工注入新的活力，助力传统产业变革与升级。彼时，迈入万瓦时代的激光切割开始对等离子发起第二轮挑战，猛烈地冲击着庞大的等离子切割市场。 20kW 激光 VS 300A 等离子 20mm以内碳钢／不锈钢，20kw激光切割效率超越300A等离子，但一次性采购成本，激光切割远超等离子切割，用户仍在两者之间徘徊，要谈替代还为时过早。 在2022年，30kW激光的普及，才真正动摇了等离子切割的主导地位，同时开始在中厚板领域对等离子切割形成冲击。 30kW 激光 VS 300A 等离子 2023年，国产超高功率光纤激光器技术突飞猛进，60kW激光应运而生，真正意义上突破切割厚度局限，再一次叫板等离子切割。 60kW 激光 VS 300A 等离子 从切割效率和切割质量上看，60kW激光切割已具备完全取代等离子切割的能力。目前，激光切割和等离子切割在整体经济效益层面已形成均势，各占半壁江山，超高功率激光切割展现出极为广阔的应用前景。 应用场景有望实现“全面替代” Lasers Shape the Future 万瓦激光还未普及之前，激光切割主要在10mm以下的薄板优于等离子切割，但在30－50mm区间，等离子切割占据速度优势明显，激光切割无法与之相比。 伴随万瓦激光的起势，到如今60kW的大范围普及，激光切割正把覆盖范围扩展到中厚板切割领域。此时，等离子切割市场已经出现急剧萎缩，并在部分应用场景中被逐渐替代。 激光切割市场份额迅速攀升的背后，一方面是高功率光纤激光技术的成熟；另一方面，则是由于钢构、船舶制造、航天航空、核电等制造行业的快速发展，对高效、高质量的厚板切割提出了迫切需求。 在钢构行业，碳钢扮演着至关重要的角色，它广泛应用于结构支撑材料，如梁、柱和钢板，以及桥梁、建筑骨架和高层建筑等。随着产业升级，市场对碳钢加工提出新的要求，切口质量高、边缘平滑，减少后续加工难度；切割速度快，提高生产效率；热影响区小，减少材料变形和开裂。对于钢构行业而言，超高功率激光切割满足了更为苛刻的加工要求，高效、高质量、低成本的优势，进一步助力激光切割取代等离子，成为未来行业的主流技术。 在船舶制造行业，钢材的消耗主要集中在中厚板领域。常用的材料型号包括2C、3C、4C、5C等专用碳素钢，以及12MnC、16MnC、15MnTiC、14MnVTiReC等专用特种钢。对于普通船只，切割精度的要求相对较低。然而，对于大型船只，如集装箱船、LNG液化气船和大型邮轮等，它们的建造属于“精度造船”，对切割精度的要求更为严格。这些大型船只的结构复杂，对切割的准确性和一致性要求极高。其次，不锈钢在船舶制造中也有一定的应用，特别是在需要防腐蚀和耐腐蚀的场合。总得来说，船舶制造业对加工设备的稳定性、加工精度、加工厚度要求极高，因为这将直接影响到船舶的整体性能和使用寿命。因此，超高功率激光切割凭借高效、高质量、综合成本可控等优势，成为了船舶制造中实现高质量厚板切割的关键手段。 6字当头引领激光切割迈向高品质发展 Lasers Shape the Future 策马狂奔的激光已经走上发展快车道，但行业却困“卷”于功率提升，同质化竞争下，一些企业已经率先改变。2023年9月，凯普林基于深厚的泵浦源技术积累，发布了CTC芯片一体化技术以及高亮度、准单模新一代雷霆光学平台，推出全新一代雷霆系列光纤激光器。具备高集成、高功率、高亮度的三大特色，追求更高激光功率的同时，激发激光切割应用潜力。此次发布意义非凡，以全新技术破卷行业低质发展，引领产业变革。 CTC芯片一体化技术虽是首次对外公布，但早在2022年凯普林推出的闪电系列光纤激光器中，已实现量产应用。它将芯片、热沉结构、泵浦模块与激光器融为一体，彻底摒弃了传统的分体式设计，不仅提高了光纤耦合效率、泵浦功率，更在散热方面达到了前所未有的突破。这一创新无疑为国产光纤激光器的未来发展点亮了前行之路，引领整个行业迈向高集成和智能化的崭新篇章。 据了解，凯普林的雷霆60kW光纤激光器具备了切割效率高、切割质量好、材料利用率高、运转成本低、安全环保等多项显著优势，未来将逐步替代火焰切割、等离子切割、高压水切割等传统高污染、高能耗切割工艺。通过高速空气切割技术，取代昂贵的氮气、氩气切割工艺以及速度较慢的氧气切割，速度快数倍且切割质量高。 毫无疑问，60kW的出现，促进了激光切割能力实现跨步进阶。不仅解决50－100mm碳钢高质量切割问题，更是突破高质量切割碳钢厚度极限，在厚板领域形成对中低功率段产品以及等离子切割的降维打击，中薄板市场更是削铁如泥，实现对传统等离子工艺的全面替代，为将来船舶制造、钢构、机械加工、能源电力等制造业的转型升级提供助力。 展望—光纤激光器的未来 Lasers Shape the Future 虽然本文笔者认同高功率激光的重要性，但功率提升依然是行业内卷的原因之一。我们应该在注重激光器综合性能和底层技术升级的同时，也要不断挖掘应用潜力，例如中厚板激光焊接工艺。 从市场的角度看，我国作为基建第一大国，国内制造业的发展明显高于国外。未来，光纤激光器的进一步发展也将让中国从“制造大国”走向“制造强国”。毋庸置疑，我国激光行业一直在快步行进，很快将迎来下一个“黄金十年”！
