Laser: definicija, industrijska veriga, aplikacije in globalna krajina

Laserska industrijska veriga

Gorvodno od industrijske verige

Srednji tok industrijske verige

Nižje v industrijski verigi

Prednosti in glavna področja uporabe laserske tehnologije

• Na področju informacijske tehnologije nove generacije podpira razvoj novih sektorjev prikazovanja in komunikacije ter spodbuja inovacije v informacijski tehnologiji.
• Na področju proizvodnje vrhunske opreme izboljšuje raven zelene in inteligentne proizvodnje, kar spodbuja razvoj hitrih železnic in instrumentacije.
• V sektorju nove energetike spodbuja razvoj visoko učinkovite sončne energije in pametnih omrežij, s čimer pospešuje uporabo nove energije.
• Na področju novih materialov omogoča natančno obdelavo materialov in zagotavlja močno podporo raziskavam in razvoju novih materialov.
• V industriji vozil z novimi energetskimi viri optimizira obdelavo in varjenje avtomobilskih delov, s čimer pospešuje nadgradnjo industrije vozil z novimi energetskimi viri.
• Na področju varčevanja z energijo in varstva okolja se uporablja v polprevodniški razsvetljavi, kar prispeva k napredku industrije varčevanja z energijo in varstva okolja.
• V biološki industriji izboljšuje delovanje napredne medicinske opreme in s tem spodbuja inovacije v biološki industriji.

Globalni vzorec laserske industrije

• Evropske države: Zgodaj so prevzele vodilno vlogo na področju laserske tehnologije in so si nabrale poglobljeno tehnično znanje, s prednostmi na področju visoke natančnosti, visoke zanesljivosti in vrhunskih tržnih aplikacij (npr. polprevodniška in litografska tehnologija). Glede na podatke tržnih raziskav evropska laserska industrija predstavlja več kot 30 % svetovnega tržnega deleža.
• Združene države Amerike: Zavzemajo pomemben položaj na svetovnem trgu na področjih, kot sta načrtovanje vrhunskih optičnih čipov in tehnologija integracije silicijeve fotonike. Zlasti IPG Photonics je vodilni na svetovnem trgu.Trg vlakenskih laserjevNa splošno ima ameriška laserska industrija skoraj 20 % svetovnega tržnega deleža.
• Japonska in Južna Koreja: Imata edinstvene prednosti na področju natančne izdelave, optične tehnologije in uporabe v nekaterih nišnih segmentih. Japonska je na primer vodilna v svetu na področju predoblik optičnih vlaken in posebnih optičnih vlaken, s svetovnim tržnim deležem, ki presega 50 %; južnokorejsko podjetje Meere ima 70 % svetovnega tržnega deleža na področju brusilnikov robov za zaslone. Vendar pa je natančne podatke o celotnem svetovnem tržnem deležu japonske in južnokorejske laserske industrije težko pridobiti.
• Kitajska: Ima izrazite prednosti v proizvodnji laserske opreme in prevladuje na svetovnem trgu na tem področju. Leta 2024 so prihodki od svetovnega trga laserske opreme znašali približno 21,8 milijarde ameriških dolarjev, od tega so prihodki kitajskega trga laserske opreme dosegli 89,7 milijarde juanov (kar predstavlja 56,6 % svetovnega trga). Kljub temu se kitajski tržni delež, če upoštevamo celotno industrijsko verigo (vključno z osnovnimi materiali in komponentami, proizvodnjo vrhunske laserske opreme in naprednimi aplikacijami), zmanjša na približno 21 % svetovnega deleža.
• 

Razvoj kitajske laserske industrije

Podpora politiki

Regionalni industrijski grozdi

• Optična dolina Wuhan: Z globoko integracijo tehnoloških inovacij in industrijskih inovacij je zgradila visokogorje za razvoj kitajske laserske industrije. Združuje več kot 200 laserskih podjetij, ki pokrivajo različna podjetja za plinske, trdne in vlaknene laserje z visoko, srednjo in nizko močjo. Oblikovana je bila celovita industrijska veriga, ki zajema laserske materiale in podporne komponente za proizvodnjo, laserje za srednji tok in podporno opremo ter laserske aplikacije za proizvodnjo.
• Delta Biserne reke: Zaradi povpraševanja na trgu spodbuja industrijsko povpraševanje po laserski proizvodnji in spodbuja izboljšanje vseh členov v industrijski verigi. Kot največji trg uporabe za kitajsko lasersko industrijo njen obseg izvoza predstavlja več kot 30 % celotnega nacionalnega izvoza. Industrijski obseg te regije je približno 13 milijard juanov, kar jo uvršča na drugo mesto v laserski industriji na Kitajskem, takoj za Wuhanom.
• Bohai Rim: Ponaša se z močnimi tehnološkimi zmogljivostmi za raziskave in razvoj ter robustnim tržnim povpraševanjem. Ta trg, ki ga predstavlja Peking, združuje veliko število podjetij v industriji IT in komunikacij, kar ustvarja veliko povpraševanje po laserskih izdelkih.
• Delta reke Jangce: Ima relativno popolno industrijsko verigo, z industrijo, ki je večinoma razporejena v Šanghaju, Nanjingu, Wenzhouju, Suzhouju, Ningbu in drugih mestih. Za lasersko industrijo v tej regiji so značilne medregionalne skupne inovacije, ki prek vodilnih podjetij spodbujajo izboljšanje kakovosti in učinkovitosti industrijske verige navzgor in navzdol. Število patentnih prijav na ključnih tehnoloških področjih, kot so ultrahitri laserji invisoko natančni galvanometrski sistemiv delti reke Jangce se v povprečju letno poveča za 34 %, stopnja pretvorbe tehnologije pa je bistveno višja od nacionalnega povprečja.

1. Prednost talentov: Okoli baze je skoncentriranih približno 18 visokošolskih zavodov in 56 znanstvenoraziskovalnih inštitutov na pokrajinski in ministrski ravni, ki letno izobražujejo več kot 50.000 študentov in zagotavljajo obilne vire talentov za lasersko industrijo.
2. Tehnološka prednost: Institucije, kot sta Raziskovalni inštitut za pošto in telekomunikacije Wuhan in Univerza za znanost in tehnologijo Huazhong, so na domačem vodilnem nivoju na področju optične komunikacijske tehnologije in laserske obdelave ter ponujajo močno tehnično podporo za industrijski razvoj.
3. Prednost industrijske fundacije: Optična dolina Wuhan se je razvila v največjo kitajsko proizvodno bazo optičnih vlaken in kablov ter proizvodno bazo laserske opreme s trdno industrijsko osnovo.
4. Tržna prednost: Podjetje ima velik delež na domačem trgu optičnih vlaken in kablov ter na trgu optoelektronskih naprav, poleg tega pa zavzema določen položaj v svetovni optoelektronski industriji in se ponaša s širokimi tržnimi možnostmi.

Dinamika trga in ključne komponente laserske opreme

Dinamika trga laserske opreme

• Proizvodnja litijevih baterij: Laserji se pogosto uporabljajo pri proizvodnji litijevih baterij. Litij-ionske baterije imajo visoke zahteve glede varnosti, doslednosti in gostote, laserska obdelava pa ima očitne prednosti v učinku in učinkovitosti obdelave. Trenutno je zaradi hitrega razvoja novih energetskih vozil povpraševanje po opremi za litijeve baterije veliko, podjetja za litijeve baterije pa širijo svoje proizvodne zmogljivosti. Glede na široko uporabo laserskega rezanja, čiščenja in označevanja pri proizvodnji litijevih baterij naj bi delež opreme za lasersko obdelavo v proizvodnji litijevih baterij za moč v prihodnosti dosegel 15–20 %.
• Lasersko čiščenje in lasersko oblaganjeTi nastajajoči trgi uporabe imajo široke možnosti. V primerjavi s kemičnim čiščenjem in mehanskim brušenjem je lasersko čiščenje okolju prijazno, neškodljivo, brez sekundarnega onesnaženja in učinkovito. Lahko nadomesti obstoječe trge, kot sta industrijsko čiščenje in ročno poliranje, z ogromnim tržnim potencialom. Novo razvita področja uporabe vključujejo čiščenje kulturnih relikvij, čiščenje stavb in čiščenje ulic.
• Fotovoltaična industrija: Tehnologija laserske obdelave lahko znatno izboljša učinkovitost fotovoltaičnih celic. Zaradi ugodnih dejavnikov, kot sta nenehno zniževanje stroškov proizvodnje fotovoltaične energije in povpraševanje na trgih v razvoju, bo svetovni trg fotovoltaike še naprej rasel. Laserska obdelava se uporablja v procesih, kot so ablacija, rezanje, obrezovanje robov in dopiranje pri proizvodnji sončnih celic.

Ključne komponente laserjev

• Struktura stroškov: V strukturi stroškov laserjev so glavne stroškovne komponente specialna optična vlakna, črpalni viri in optične naprave, ki predstavljajo več kot 80 %. Med njimi so črpalni viri in specialna optična vlakna glavni viri stroškov surovin za vlakenske laserje – na splošno specialna optična vlakna predstavljajo približno 20 %, črpalni viri pa približno 30 %.
• Ključni kazalnik sledenja: Pri analizi ključnih komponent laserjev je najpomembnejši kazalnik stopnja lastne proizvodnje (ali lokalizacije) teh ključnih komponent. Večji delež lastne proizvodnje (ali lokalizacije) vodi do hitrejšega znižanja stroškov nabave.
• Črpalni viri: Črpalni viri se kot svetlobni vir vlakenskih laserjev uporabljajo za vzbujanje delovnega medija laserja in črpanje aktivnih delcev iz osnovnega stanja v višjo energijsko raven, da se doseže inverzija naseljenosti. Glede na razlike v delovnem mediju in pogojih delovanja laserja jih delimo na štiri vrste: optično vzbujanje (optično črpanje), vzbujanje s plinskim praznjenjem, kemično vzbujanje in vzbujanje z jedrsko energijo. Ustrezne vrste laserjev so vlakenski laserji, laserji z ogljikovim dioksidom, trdno-tesni laserji itd.
• Posebna optična vlakna: Bistvena značilnost, ki loči posebna optična vlakna od navadnih optičnih vlaken, je njihova uporaba pri določenih valovnih dolžinah. Vlakna, dopirana z iterbijem, se uporabljajo kot ojačevalni mediji za vlakenske laserje in vlakenske ojačevalnike, pasivna vlakna pa se uporabljajo za sklopnike, pigtaile in druge optične naprave.

Prihodnji razvojni trendi laserske industrije