深圳“20+8”产业报告之激光与增材制造

　　2022年6月，深圳市发布了《深圳市人民政府关于发展壮大战略性新兴产业集群和培育发展未来产业的意见》及配套文件，明确20个战略性新兴产业集群和8个未来产业发展重点，激光与增材制造产业集群正是其中之一。

　　激光技术发端于上个世纪六十年代，被称为“最快的刀”、“最准的尺”和“最亮的光”，与核能、半导体和计算机并称为 20 世纪“新四大发明”。

　　激光是原子受激辐射产生的光，激光的原理是原子中的电子吸收能量后从低能级跃迁至高能级，再从高能级回落到低能级的时候，所释放的能量以光子的形式放出，被“引诱”（激发）出来的光子束（激光），其中的光子光学特性高度一致，因而相较于自然光，激光具有“三好一高”的特点，即单色性好、相干性好、方向性好、亮度高。激光可以按频率、原理、连续性以及强度等进行分类。

　　激光加工是激光的主要应用方向，激光加工因激光束能量集中、稳定，适用于硬度大、脆性高、熔点高等传统工艺方法较难加工的材料，在精细化制造、智能制造等领域极其重要，同时也是推动传统工业制造业转型升级的重要力量。激光设备是实现激光加工的工具，激光设备主要由激光器、数控系统、机械系统和加工辅助系统组成，激光设备按用途可分为激光切割设备、激光刻蚀设备、激光打标设备和激光焊接设备等。

　　1.2激光设备市场规模从市场规模来看，全球激光设备市场规模保持较快速度增长，根据《2022年中国激光产业发展报告》，2021 年全球激光设备市场销售收入约为 210 亿美元，同比增长 16%。预计 2022 年全球激光设备市场将达到232亿美元，全球市场需求仍在继续扩大。

　　而我国在制造业转型升级的大背景下，激光技术凭借自身加工质量高、精度高、效率快以及环保等优势，对企业降本增效的贡献明显，因而近年来我国激光应用范围也不断拓展，激光加工设备市场需求也在稳步增长，根据《2022年中国激光产业发展报告》的数据，2012 年国内激光加工设备市场规模为 169亿元，占全球激光加工设备市场规模的 23.41%；到 2021 年，中国激光设备产量约为 20.2 万台，国内激光加工设备市场规模为 821 亿元，近 5 年复合增长率达 16.4%；我们预计，2022 年国内激光加工设备市场规模将保持 10% 左右的增幅，达到 903 亿元。

　　1.3 激光产业链特点激光产业链的上游主要是光学材料、光学元器件以及相关的机械、数控、电源和辅助等配件，中游则是多类激光器，而下游主要是激光切割、激光焊接、激光打标等各种激光设备和汽车制造、通信、医疗、机械等领域应用。

　　在激光产业链中，中游激光器是激光加工设备的核心部件，激光器的性能直接影响激光加工设备的品质和使用效果，激光器约占激光设备成本的 30%-50%。 在各类激光器中，光纤激光器占据最大的市场份额，在全球激光器市场中，光纤激光器占据了 52.7% 的市场份额； 在中国激光器市场中，光纤激光器也占据了约 53% 市场份额，也已成为主要的激光器类型。而下游应用领域中，工业加工、通信与信息、科研与军事是最主要三个应用方向，根据 Laser Focus World 的数据，2020 年全球激光设备下游应用占比，此三者分别为 39.3%、24.4% 和 14%。 国内市场类似，工业加工领域应用占比超过六成，通信与信息占比也在两成以上； 而从激光设备类型来看，激光切割设备占比达 38.5%，激光焊接设备占比达 27.5%，两者合计占比占据了 66% 的市场份额。

　　1.4 国内激光近期相关政策激光行业作为国家战略性新兴产业，一直以来都受到国家政策重点支持和各级政府的高度重视。自 2006 年发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020 年）》首次将激光技术列为我国重点发展的前沿技术以来，国家相继出台多项支持激光行业发展的政策，政策支持力度也是越来越强，如《“十三五”国家科技创新规划》《高端智能再制造行动计划（2018-2020）年》《加强“从 0 到 1”基础研究工作方案 》《“十四五”智能制造发展规划》等。总体来看，我国政策规划重点主要放在核心技术突破、激光制造产业体系完善、激光技术与高端制造深度融合、拓展应用等方面。

　　2. 增材制造产业概况2.1 增材制造定义增材制造又称“3D 打印”， 是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过与传统减材制造技术完全相反的逐层叠加材料的方式，直接构造物体的快速成型技术。

　　增材制造作为目前制造领域的前沿技术，集合了多种技术，包括分层制造技术、机械工程、数控技术、CAD、激光技术、逆向工程技术、材料科学等，因此相较于传统加工技术，增材制造能缩短产品设计周期、简化制造程序、高效实现复杂结构，并且理论上可以减少材料浪费等， 但由于设备成本和材料成本较高等原因，因此可以作为传统加工制造的重要补充。

　　增材制造技术可以根据耗材的不同，可以分为金属类和非金属类，金属类主要包括激光选区熔化（SLM/SLS）、激光定向能量沉积（LENS/LSF）和电子束融化/沉积，而非金属类主要包括光固化成形（SLA）、熔融沉积成形（FDM）以及三维立体打印（3DP）；其中激光选区熔化（SLM/SLS）技术相对成熟，制件尺寸精度较高，是目前金属 3D 打印中应用最广的技术，而熔融沉积成形（FDM）凭借原理简单、成本低等特点，是非金属 3D 打印中应用更广的技术。

　　我国 3D 打印行业市场规模也在迅速增长，并且增幅大于全球；根据《2021 年中国增材制造产业发展调研报告》披露，2021 年我国增材制造企业营收约为 265 亿元，近 4 年平均增长率约 30%。我们预测 2022 年，国内 3D 打印市场规模将接近 350 亿元，随着技术突破、价格下降和应用领域的进一步拓展，到 2025 年国内市场有望突破 760 亿元。

　　根据相关机构测算，2021 年，全球金属 3D 打印市场规模约为 90 亿美元，中国金属 3D 打印市场规模 99 亿人民币，两者均呈现出快速增长趋势，且国内增幅同样大于全球。预计到 2025 年，全球金属 3D 打印市场规模将达到 180 亿美元，国内金属 3D 打印市场规模将接近 300 亿元人民币。

　　2.3 增材制造产业链特点增材制造产业链的上游主要是原材料、核心硬件以及软件等辅助工具，中游主要是增材制造装备厂商，并且大多亦提供打印服务业务及原材料供应，在整个产业链中占据主导地位，下游主要是应用领域及服务对象，主要包括航空航天、汽车制造、医疗健康等。

　　上游主要关注软件及材料。增材制造离不开软件辅助，模型获取、模型处理以及设备控制都需要通过软件完成，CAD 是目前主流软件，也是 CAE 和 CAM的基础，CAD 主要供应商是达索系统和西门子，未来 3D 打印软件将会朝综合软件发。