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国外工业激光与国内工业激光的现状与发展趋势

2010-08-02 14:18
龙凰
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  (一)国内外工业激光现状与发展趋势

  1.国外工业激光现状与趋势

  国外以美、德、日为代表的几个发达国家在激光加工产业领域的发展速度惊人,它们在主要的大型制造产业,如汽车、电子、机械、航空、钢铁等行业中基本完成了用激光加工工艺对传统工艺的更新换代,进入“光制造”时代。激光在工业制造中所显示出的低成本、高效率以及应用的巨大潜力,成为世界主要工业国家间互相竞争的动力,纷纷将激光技术作为本国重要的尖端技术给予积极支持,加紧制定国家级激光产业发展计划。美国通过其“精密激光机械加工(PLM)协会”来激励其新工艺技术的发展,力求使美国工业激光器技术在世界上处于领先的地位,并在世界市场中获得较大的份额。德国在1994年-2002年制订了国家激光发展计划,促使德国激光器和激光工业应用后来居上,位于世界领先地位。激光设备在德国汽车和机械制造中的广泛应用,使其在这些领域内的竞争能力近年来得到显著提高。并制订了德国“2002-2006光学促进计划”,将激光技术作为重中之重,认为未来所有制造加工业中有12%以上的加工工艺需要用激光技术来替代。除此之外,英国“阿维尔计划”、日本“激光研究五年计划”,甚至俄罗斯、韩国、新加坡、印度也制订有专门的激光技术发展计划。

  根据国际激光行业权威刊物《LASER FOCUS WORLD》每年发布的统计资料表明,全球激光器产业市场发展迅猛,激光产品销售每年平均以高于10%的速度增长,并呈现出加速增长的趋势。2008年世界激光产业仅激光器(不包括广泛用于通信和家电的半导体激光器)年产值就超过了70亿美元,激光加工装备年产值超过了130亿美元。

  激光工业装备制造企业由研究型的单台特种设备制造企业,发展到标准化、规模化生产的跨国公司。国外许多知名激光企业均通过兼并重组快速发展壮大。德国通快公司(Trumpf)通过兼并、重组,成为拥有7家从事激光产品生产的企业,成为当今世界上激光装备制造产业的霸主。美国相干公司(Coherent)在2001年初将医疗激光集团出售给以色列ESC/Sharplan公司后,购买了几家从事工业激光产品制造的公司,专著于工业激光领域的技术研究和产品开发。这些大型企业的形成,一方面推动了激光应用技术与产业走向新的发展阶段,另一方面也表明这些厂商正在谋求规模化发展,提升激光设备的性能价格比,以便垄断市场。

  国外工业激光的发展趋势体现在以下几个方面:

  (1)鲜明的产品差异化特色,核心竞争力明显鲜明的差异化产品特色也成为国外著名激光企业的核心竞争力。典型代表有:德国Trumpf公司生产的高功率轴快流CO2激光器碟片激光器及其加工系统、德国Rofin公司生产的板条激光器、Synrad公司的射频激励连续中小功率激光器、Coherent公司的射频激励脉冲中小功率激光、美国PRC公司的轴流CO2激光器、IPG公司的光纤激光。

  (2)新的应用领域不断拓展延伸发达国家激光技术新应用开发速度惊人,它们在主要的大型制造业,如汽车、电子、机械、航空、钢铁等行业中基本完成了用激光加工工艺对传统工艺的更新换代,进入“光制造”时代。由于激光具有高的时间及空间分辨率,在需要高度精密加工的场合得到进一步推广和应用,如电子、半导体、微纳机械制造、生物、环保等行业。

  (3)产业链专业分工越来越细国外激光产业发展的一个显著特点是产业链专业化分工越来越明细,相关器件达到了同行业最高水平,打造了一个完善的激光产业链。

  美国的II-VI公司和德国的Kugler公司成为激光器光学镜片的著名专业供应商,产品覆盖全球。
德国Fraunhofer、Nutech研究所、汉诺威激光研究所、慕尼黑技术大学的IWB研究所是国际上进行激光技术应用开拓研究的专业机构,其研究开发的激光切割、焊接、熔覆、激光再制造等方面的工艺成果已广泛应用在奔驰、宝马、奥迪、大众等汽车公司和空客飞机公司。

  德国Trumpf公司的系列轴快流CO2激光器产品中的射频电源和Rofin公司系列板条CO2激光器中射频电源、美国PNA公司CP系列激光器中的高压开关电源均由专门的电源公司为其提供。随着半导体激光器的普及,也诞生了Lumonics等几家著名的电源专业配套公司。

  德国Precitec、HighYAG、Laser Mech、Laserline、Fraunhofer和Scansonic专等专业公司开发的激光切割头、焊接头和专用熔覆头成为各激光加工装备制造商的首选核心器件。

  德国Siemens、日本Fanuc和西班牙Fago等专业公司开发的激光加工数控系统成为激光加工装备制造行业的垄断产品。

  (4)传统激光器向高功率发展,新型激光器不断涌现随着技术的进步和对高效率和高利润的不断追求,传统的气体和固体激光器逐渐向更高的功率和更高的性价比方向发展。如德国Trumpf推出的万瓦级轴快流CO2激光五轴切割、焊接和表面处理系统是这一发展趋势的典型代表。

  美国、德国和日本成为新型激光器研发的主力军,新型激光器也成为推动激光产业发展壮大的核心。光纤激光器、半导体激光器、紫外激光器等新型激光器产品相继出现并日趋成熟。主要发展方向是高功率、高光束质量、高可靠性、高智能化、固态化和低成本。高亮度大功率半导体泵浦固态激光器、紫外激光器、超短脉宽固体激光器 (皮秒和飞秒)成为未来新型激光器发展的重点。

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