一、國外激光加工技術及發(fā)展動態(tài)

　　以德國、美國、日本、俄羅斯為代表的少數(shù)發(fā)達國家，目前主導和控制著全球激光技術和產業(yè)的發(fā)展方向。

　　其中，德國Trumpf、Rofin-Sinar公司在高功率工業(yè)激光器上稱雄天下；美國IPG公司的光纖激光器引領世界激光產業(yè)發(fā)展方向。歐美主要國家在大型制造產業(yè)，如機械、汽車、航空、造船、電子等行業(yè)中，基本完成了用激光加工工藝對傳統(tǒng)工藝的更新?lián)Q代，進入“光加工”時代。

　　經過幾十年的發(fā)展，激光技術開辟了廣闊的應用天地，應用領域涵蓋通信、材料加工、準分子光刻及數(shù)據(jù)存儲等9個主要類別。根據(jù)國外統(tǒng)計資料表明，2013年全世界總的激光銷售超過1000億元。其中全球激光器市場銷售額較2013年增長6.0%，達到93.34億美元。美國市場借助出口方面的出色表現(xiàn)有所增長；歐洲憑借德國的出口增長僅維持收支平衡；亞洲市場，東盟國家的增長抵消了中國的經濟放緩以及日本的零增長。
 

　　二、國內激光產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

　　1.國內激光產業(yè)整體格局

　　國內激光企業(yè)主要分布在湖北、北京、江蘇、上海及深圳等地，已基本形成以上述省市為主體的華中、環(huán)渤海、長三角、珠三角四大激光產業(yè)基地，其中有一定規(guī)模的企業(yè)約300家。

　　2014年我國激光產業(yè)鏈產值約為800億元。主要包括：激光加工裝備產業(yè)達到350億元（其中，用于切割、打標和焊接的高功率激光設備占據(jù)了67%的市場份額）；激光加工在重工業(yè)、電子工業(yè)、輕工業(yè)、軍用、醫(yī)療等行業(yè)的應用達到450億元。預計在今后三年，我國激光產業(yè)平均行業(yè)復合成長率將不低于20%。

　　我國激光加工產業(yè)可以分為四個比較大產業(yè)帶，珠江三角洲、長江三角洲、華中地區(qū)和環(huán)渤海地區(qū)。這四個產業(yè)帶側重點不同，珠三角以中小功率激光加工機為主，長三角以大功率激光切割焊接設備為主，環(huán)渤海以大功率激光熔覆和全固態(tài)激光為主，以武漢為首的華中地區(qū)則覆蓋了大、中、小激光加工設備。這四大產業(yè)帶中，以華中地區(qū)尤其是武漢最具代表性，中國“光谷”的稱號便是有力的證明。武漢地區(qū)可以說見證了中國激光加工產業(yè)從無到有、從弱到強的整個歷程，是中國激光產業(yè)發(fā)展的縮影

　　2.國內激光產業(yè)重點單位

　　激光技術在我國經過40多年發(fā)展，有了較為雄厚的技術基礎，鍛煉培養(yǎng)了一支素質較高的隊伍。以中科院四大光機所及各部委所屬研究機構和一批大學為代表，形成了我國激光器系統(tǒng)技術研究開發(fā)的重要力量，如華中科技大學、清華大學、北京工業(yè)大學等16個科研院所。在部分激光器研究開發(fā)的核心技術上，形成了5個國家級的激光技術研究中心，10多個研究機構。

　　我國激光產業(yè)骨干企業(yè)有：武漢——華工激光、楚天激光、團結激光、金運激光、銳科激光；深圳——大族激光、光韻達激光、光大激光、聯(lián)贏激光；北京——大恒激光、11所；華東——上海團結普瑞瑪、南京東方等。我國激光行業(yè)的八大激光上市公司分別為華工科技、大族激光、金運激光、光韻達、福晶科技、新松機器人、利達光電及上海新南洋。
 

　　三、激光加工的優(yōu)勢

　　激光加工屬于無接觸加工,并且高能量激光束的能量及其移動速度均可調，因此可以實現(xiàn)多種加工的目的。它可以對多種金屬、非金屬加工，特別是可以加工高硬度、高脆性及高熔點的材料。激光加工柔性大主要用于切割、表面處理、焊接、打標和打孔等。激光表面處理包括激光相變硬化、激光熔敷、激光表面合金化和激光表面熔凝等。

　　激光加工技術主要有以下獨特的優(yōu)點：

　　①使用激光加工，生產效率高，質量可靠，經濟效益。

　?、诳梢酝ㄟ^透明介質對密閉容器內的工件進行各種加工；在惡劣環(huán)境或其他人難以接近的地方，可用機器人進行激光加工。

　?、奂す饧庸み^程中無“刀具”磨損，無“切削力”作用于工件。

　?、芸梢詫Χ喾N金屬、非金屬加工，特別是可以加工高硬度、高脆性及高熔點的材料。

　?、菁す馐子趯颉⒕劢箤崿F(xiàn)作各方向變換，極易與數(shù)控系統(tǒng)配合、對復雜工件進行加工，因此它是一種極為靈活的加工方法。

　?、逕o接觸加工，對工件無直接沖擊，因此無機械變形，并且高能量激光束的能量及其移動速度均可調，因此可以實現(xiàn)多種加工的目的。

　?、呒す饧庸み^程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，對非激光照射部位沒有或影響極小，因此，其熱影響區(qū)小，工件熱變形小，后續(xù)加工量小。

　?、嗉す馐陌l(fā)散角可<1毫弧，光斑直徑可小到微米量級,作用時間可以短到納秒和皮秒，同時，大功率激光器的連續(xù)輸出功率又可達千瓦至10kW量級，因而激光既適于精密微細加工，又適于大型材料加工。激光束容易控制，易于與精密機械、精密測量技術和電子計算機相結合，實現(xiàn)加工的高度自動化和達到很高的加工精度。

　　激光加工技術已在眾多領域得到廣泛應用，隨著激光加工技術、設備、工藝研究的不斷深進，將具有更廣闊的應用遠景。由于加工過程中輸入工件的熱量小，所以熱影響區(qū)和熱變形?。患庸ば矢?，易于實現(xiàn)自動化。
 

　　四、存在主要問題及發(fā)展思路

　　1.面向專業(yè)領域的中高端激光加工成套裝備和配套技術不能滿足行業(yè)需求

　　隨著我國制造業(yè)企業(yè)技術改造力度加大，近年來數(shù)控激光切割、焊接成套裝備市場異?；钴S，年需求可達到1000臺以上。但國內市場缺乏滿足行業(yè)需求的國產中高端激光裝備產品，同時在與國外產品進行配套服務時，配套技術也達不到客戶需求，如武鋼冷軋生產線進口十多臺德國激光拼焊、硅鋼刻痕大型裝備，配套的激光裝備技術和激光焊接工藝無法滿足武鋼規(guī)模化不停機生產要求。在與東風、三環(huán)鍛壓等省內行業(yè)龍頭企業(yè)的配套上，也存在類似問題。

　　2.產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)之間的合作融合不夠

　　制約激光產業(yè)發(fā)展中的某些核心技術，如激光裝備所需的控制軟件、生產光纖激光器必需的特種光纖等，由于缺乏與數(shù)控相關企業(yè)、光電子相關企業(yè)之間的技術協(xié)作，導致技術一直難以取得突破，制約了激光產業(yè)核心競爭力的提升。同時，在制造業(yè)與服務業(yè)加速融合發(fā)展的大環(huán)境下，我省激光產業(yè)需要擴寬思路,加大與現(xiàn)代服務業(yè)、文化創(chuàng)意產業(yè)的融合。雖然團結激光、楚天激光已經在這方面開展了有益的嘗試，但這種不局限于現(xiàn)有市場和產品，主動謀求協(xié)作融合的思維方式尚未成為全行業(yè)的共識。

　　3.發(fā)展思路

　　以激光應用為先導，以激光器件為核心，以集成裝備為主體，以國際合作提升水平，著力解決發(fā)展中長期存在的核心器件瓶頸和關鍵技術難題，推動科技資源高效配置與綜合集成，促進產業(yè)鏈的上下延伸，促進激光產業(yè)各細分領域之間、激光與其他產業(yè)的融合發(fā)展，促進產學研協(xié)同創(chuàng)新，打造以大型激光加工設備系統(tǒng)集成企業(yè)為龍頭，以中小型激光生產企業(yè)群為支撐，以功能器件生產企業(yè)群和公共技術等服務平臺為配套的激光制造裝備企業(yè)集群。圍繞激光產業(yè)持續(xù)發(fā)展，聚焦新一代核心激光器、高端激光制造裝備、激光加工應用三大方向，策劃、攻克一批能夠形成顯著增長點的重大項目，建立重大產業(yè)化項目協(xié)同創(chuàng)新推進機制，及時研究解決項目前期及建設實施中的重大問題。
 

　　五、未來發(fā)展方向

　　1.激光器技術發(fā)展

　　繼傳統(tǒng)的氣體、固體激光器之后，光纖激光器、半導體激光器、碟片激光器等新型激光器發(fā)展迅速?？傮w而言，全球激光技術的主要趨勢是向高功率、高光束質量、高可靠性、高智能化和低成本方向發(fā)展。高功率射頻板條CO2激光器、軸快流CO2激光器、千瓦內低成本大功率YAG激光器、碟片固體激光器、半導體激光器、光纖激光器、全固化可見光及倍頻紫外激光器，皮秒、飛秒激光器。

　?。?）高功率工業(yè)光纖激光器高功率光纖激光器是第三代固體激光器。在激光加工領域，光纖激光器有逐步替代傳統(tǒng)YAG、部分CO2激光器的趨勢。目前商用光纖激光器輸出功率連續(xù)功率已上升到數(shù)千瓦，以至50kW。

　　重點研發(fā)實用型1~4kW光纖激光器，攻克10kW光纖激光器產業(yè)化技術。

　?、俑吖β使饫w激光器用大芯徑摻鐿光纖，為高功率光纖激光器及其核心光纖器件提供配套。

　?、?0kW高功率工業(yè)光纖激光器工程化和產品化，以滿足船舶、汽車、軍工及能源等行業(yè)對厚鋼板進行激光切割、激光焊接等的迫切需求。

　　③2~4kW連續(xù)光纖激光器，滿足焊接、切割應用需求。

　?。?）高功率半導體固態(tài)激光器高功率半導體固態(tài)激光器是第四代固體激光器。半導體激光器結構緊湊，壽命期限可達到10000h，電光轉換效率高達30%~40%。德國Laserline公司、DILAS公司實用化半導體激光器達到8kW。

　　發(fā)展激光增益光纖、激光薄片晶體、激光非線性頻率轉換晶體、激光用石英玻璃等激光材料，以及高功率鏡片、傳輸光纖、切割頭、焊接頭、半導體激光泵浦源等激光器件。配套精密機械零件加工、激光電源、激光光學元件及數(shù)控系統(tǒng)等單元核心器件。