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中国(温州)激光与光电产业集群激光应用专项规划(2012-2020年)

2013-12-28 09:20
苏子言岁月
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  根据科技部把中国(温州)激光与光电产业集群打造成为全球激光应用中心的要求,结合省政府“十二五”期间建设若干个战略性新兴产业应用示范基地的工作部署和《中国(温州)激光与光电产业集群建设发展规划(2011—2020年)》,制定本专项规划。

  本规划围绕“以应用促发展”这一思路,主要就激光行业发展现状与趋势、温州产业基础与环境、总体思路与发展目标、主要任务与重点工程以及主要措施等方面作了全面阐述和部署,是我市建设激光与光电产业集群的重点专项规划。

  本规划融指导性、纲领性、知识性为一体,是推进激光技术应用与产业发展的行动纲领,是实施激光应用示范、平台建设、人才培育、企业孵化等工程建设以及制定相关政策的依据。

  规划期限为2012-2020年,分近期(2012-2015年)和长期(2016-2020年)两个阶段。

  一、激光行业发展概况

  (一)全球激光产业发展现状及趋势

  1、发展现状

  激光技术高速发展,广泛应用于各行业。激光技术是20世纪重大科技发明之一。近年来,随着激光技术应用的突飞猛进,以激光器为基础的激光产业在全球迅速发展,现已广泛应用于工业生产、通讯、信息处理、医疗卫生、军事、文化教育以及科研等方面。特别是在发达国家,汽车、飞机、微电子、钢铁等行业已开始大规模地应用激光加工技术。激光在工业生产中的应用还包括:大规模集成电路的光刻技术,印刷电路板打孔技术,钟表零件制造与首饰加工等领域。据统计, 2011年全球激光加工业占激光应用市场份额的37%(详见图一),激光加工市场达到了100亿美元。

  图一 2011年激光应用市场份额

  发达国家占据产业高地,发展中国家迅速崛起。发达国家为了在全球竞争中赢得制高点,纷纷加紧实施激光产业计划,如美国的“激光核聚变计划”,德国的“2001行动计划”, 英国的“阿维尔计划”,日本的“激光研究五年计划”等,这些计划的实施,有效推动了全球激光产业的快速发展。在大型制造业,如汽车、电子、机械、航空航天、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。中国、韩国、印度等国家对激光成套设备的需求急剧上升,也显示出较快的增长,中国尤为明显。

  提升创新能力,研发核心技术巩固行业主导地位。各国积极出台相关政策,建立国家级激光工程中心,广泛开展激光应用工程研究。1993-1997年间,德国投入2.75亿马克建立了9个国家级激光中心;韩国政府2001年投入7.3亿美元,在光州建立激光工程研究所,成为全球七大激光研究所之一。国际知名公司也都将先进的激光技术作为研发的重点,并投入巨额资金,力求在技术上掌握全球竞争的主导权。德国Trumpf公司每年投入约7000万美元的研究经费,建立了全球最为先进的激光工艺试验中心,美国IPG公司开发了全球最为先进的光纤激光器制造技术。

  2、典型国家

  德 国。德国是全球激光产业最发达的国家,特别是激光工业应用处于国际领先水平。德国政府鼓励在大、中、小型企业中积极建立激光加工生产线,把激光技术广泛地应用于多个行业。例如,大众汽车厂的齿轮激光加工生产线;Tyssen钢铁公司的轿车地板激光拼焊生产线;西门子公司的线包引线激光电焊生产线,集成电路激光微调生产线及半导体硅片激光毛化及退火生产线等。德国拥有全球最大的两家工业激光设备制造公司,Trumpf公司是世界上最大的工业激光设备制造商,2011年实现收入8.0亿欧元;Rofin公司仅次于Trumpf公司,2011年实现收入6.0亿欧元。

  美 国。美国是世界上最早将激光技术应用于工业,尤其是汽车工业的国家。在汽车工业中心——底特律地区就有40余家激光加工站,用于汽车钣金件的切割和齿轮的焊接,使其新车改型的周期由5年缩短到2年。美国Coherent公司是全球最大的激光器制造商,产品涉及科学研究、医疗手术以及工业加工等多个领域,2011年实现销售收入8.4亿美元;美国IPG 公司是世界上最大的高功率激光器和光纤激光器制造商,2011年实现收入4.5亿美元。

  俄罗斯。1962年,前苏联开始发展激光设备制造业,激光技术无论在军工领域还是在民用方面一度可与美国、德国等工业发达国家相抗衡。苏联解体后,激光技术与产业资源主要留给俄罗斯,并主要分布在莫斯科地区。莫斯科从事激光研究的科研单位占到了全俄罗斯的1/3以上。俄罗斯在新型激光器研究方面实力雄厚,科研成果广泛应用于各个行业,尤其是激光医疗技术,如视力矫正装置、激光手术刀、磁激光理疗装置和激光美容等方面处在世界先进水平。

  日 本。激光加工是日本重要的基础制造技术之一,从上世纪80年代初,日本就积极采用激光加工技术应用于各个行业。据统计,日本工业激光设备的应用已占到了世界上的30%左右。其中,激光焊接技术在日本电子、电机、汽车、车辆零部件生产中得到迅速发展。日本还在汽车车体制造中大胆采用激光拼焊板(Tailored Blank Welding),现已为世界上绝大多数汽车厂家所仿效。

  3、发展趋势

  全球激光产业的发展趋势主要体现在以下三个方面:

  一是传统激光器向高功率方向发展,新型激光器不断涌现。随着技术的进步和对高功率激光器的不断追求,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公司推出的万瓦级轴快流CO?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。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,成为推动激光产业发展壮大的核心。

  二是实施差异化竞争战略,并购重组步伐加快。各大公司围绕规模化、差异化的发展战略,加快并购重组步伐。如德国Trumpf公司通过兼并、重组,成为全球高功率轴快流CO?激光器和碟片激光器及其加工系统的代表。还有德国Rofin公司生产的板条激光器、美国IPG公司生产的光纤激光器、PRC公司生产的轴流CO?激光器等,都成为各自产品领域技术和市场的领跑者。鲜明的差异化产品特色成为国际著名激光企业的核心竞争力的标志。

  三是不断突破技术边界,新的应用领域不断拓展延伸。随着产业结构不断升级和各国高度重视战略性新兴产业的发展,激光技术与众多新兴学科结合,不断突破传统领域技术边界,拓展延伸新的应用领域。如利用激光技术对出土文物进行清洗与保护,利用微纳技术不断提升电子产品、新能源产品技术水平,还有激光在医疗、军事领域的拓展等。激光绿色再制造技术也处于蓬勃发展态势,美国再制造业已形成新兴产业,每年销售额超过530亿美元。

  (二)我国激光产业发展现状

  激光产业已成为全球激光市场的一股新兴力量。我国激光市场主要分为激光加工设备、光通信器件与设备、激光测量设备、激光器、激光医疗设备、激光元器件等。我国激光技术虽与欧美几乎同时起步,但由于历史和机制原因,直到上世纪90年代才开始逐渐成熟并得到重视。尤其是激光技术在工业领域应用快速发展,2010年该行业产值增长率为45.9%。近几年,随着中国制造业整体水平的不断提升,我国激光产业市场规模年均增长率保持在15%到25%,预计到2015年,年均增长率约在18%到22%之间,增幅高于全球平均水平。

  激光应用市场不断扩大,初步具备参与国际竞争的实力。近几年,激光加工领域除了纺织、服装等轻工业和汽车制造业、航空等重工业外,正逐步向精细、微细加工方向发展,向电子制造业、集成电路行业、通信、机械微加工,以及激光医疗设备等新兴应用领域拓展。激光加工设备占据激光应用市场最大份额,发展速度最快,在产品质量、性能等方面初步具备了与国外大公司竞争的实力。2011年,国内销售额1000万元以上高功率激光切割机的厂家约为50家,激光加工设备产值约150亿元,激光医疗与美容设备市场规模为4.98亿美元。近年来,激光设备出口持续保持增长势头,主要出口到香港、韩国、印度等国家和地区(详见图二)。

  图二 中国激光加工设备主要出口对象

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