1序言

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激光是20世纪的一项重大科学技术发明，与原子能、半导体和计算机一样著名。具有亮度高、方向性强、单色性好、相干性好的特点，被称为“最快的刀”“最准的尺”“最亮的光”。在过去的60年中，与激光有关的研究获得了许多诺贝尔奖，充分证明了激光技术在促进尖端科学研究和促进科学技术进步方面的显著作用。激光与相关技术的融合形成了激光制造，为人类改变世界提供了崭新的工具。

激光制造技术具有易操作、非接触、高柔性、高效率、高质量和节能环保等突出优势，是切割、焊接、表面处理、高性能复杂构件制造和精密制造的主流手段，被誉为“万能加工工具”和“未来制造系统通用的加工手段”，带动了先进制造业的发展，对工业智能化进程产生了深远影响。

激光技术是一种具有极强的渗透性和加工性的使能技术。激光技术支持的经济规模远大于其自身的经济规模。年美国研究报告指出，—年，美国电信、电子商务和信息技术的总价值为4万亿美元，其中激光器本身的价值仅为32亿美元。因此，激光技术产品在经济体系中的重要性远超过了产品本身的价值规模。

近年来，中国的激光加工产业发展迅速，国际竞争力迅速提高。众多激光企业已遍布华东、华南、华北、东北、华中及西部地区。据《中国激光产业发展报告》统计，我国在26个城市已有激光产业基地（园区）37个，—年，激光设备的销售收入提高了5倍多，涌现了一批有世界竞争力的激光企业。

经过多年的努力，中国的激光公司已经在低端激光行业树立了坚实的立足点，但离高端技术行业和高端核心组件的世界先进水平仍有较大差距。在产品方面，跟随型产品居多，原创或首创性的高端产品相对较少。我国激光技术科研主要力量集中在科研院所和高等学校，而企业相对薄弱。目前，在我国与激光相关的30个国家级研究平台中，仅存精密超精密加工国家工程研究中心和国家半导体泵浦激光工程技术研究中心，其他28个均依托科研院所和高校建设。高校和科研院所承担了大部分国家计划的激光科研项目，而企业承担的只占很小的比例。在过去的10年中，我国的激光制造已成为先进制造业中增长最快的领域之一，形成了一定特色，某些技术已达到国际领先水平。

激光加工设备在促进传统产业升级改造中发挥了关键作用。一群激光加工设备企业依靠创新的加工技术和卓越的设备质量在新旧动能转换市场中找到足够的订单来快速增长。此外，一些制造公司已经尝到了升级和发展的甜头，已不满足于国内垂直整合，而在积极探索跨国并购国外优质激光企业资源，并计划进入精密加工领域。在过去的10年中，激光加工站一直是设备企业提供外延服务的重要触角，通过开展阵地服务，及时满足各类加工需求，增强客户黏度。如今，越来越多集多功能于一体的大型设备已被开发并应用于轨道交通、航空航天、船舶制造等行业。预计到年，基于工业互联网的各类云制造平台将逐渐释放价值，激光加工站将在云制造平台的支持下发挥出更大的功用，并沿着“一带一路”走进东南亚、中东、南美等多个地区。

在经历了—年的快速增长之后，中国的激光市场在年进入了一个相对稳定的时期。年中国工业激光市场的发展开始影响全球工业激光经营收入。一方面，日益激烈的价格竞争导致光纤激光器和超快激光器的价格急剧下降，但国产设备的质量、技术和服务在竞争中逐步得到改善，国产激光产品的兴起正在逐步取代进口激光产品；另一方面，激光技术的应用比许多传统制造技术更具成本效益，从而使激光应用迅速普及。

年激光设备（含进口）市场销售总收入为亿元，比年增长8.8%。受全球经济走势不确定的影响，预计年中国激光设备市场整体销售收入将受到很大影响（见图1）。年，国内共有规模以上激光企业超过家，其中半数以上的企业集中在激光加工和激光器相关领域。

图1—E年中国激光设备市场销售收入和增长率

新的激光光源（如蓝光半导体激光器和高功率超快激光器）和新的激光加工技术（如金属泡沫的激光成形和非常规激光微加工）的不断涌现，给激光加工行业带来了极好的发展前景。以下对一些新型激光器和激光加工技术作简单介绍。

2光纤激光器

年光纤激光器市场是竞争激烈、也是继续发展的一年。年中国光纤激光器市场销售总额超过82.6亿元。从我国光纤激光器市场来看，国产光纤激光器逐步实现由依赖进口向自主研发、替代进口到出口的转变。随着国内光纤激光器企业综合实力的增强，国产光纤激光器功率和性能逐步提高，我国光纤激光器市场从年的40.7亿元增长到年的82.6亿元，预计年会小幅增长到85.6亿元（见图2）。随着光纤激光器市场规模的不断扩大，光纤激光器核心器件的国产化替代方案已基本成形，激光产业链日趋成熟，激光器的核心器件国产化率也随之提高，进而使得激光器的成本逐渐下降。激光器的价格战也出现了阶段性的变化，价格竞争主战场从1~3kW产品段转移至6~40kW产品段。

图2—E年我国光纤激光器市场情况

2.1激光切割

激光切割是一种成熟的工业加工技术，具有高度的灵活性，且无接触和无应力，可直接从工件中生产出成品零件。激光切割是一个非常精确的过程，具有出色的尺寸稳定性，非常小的热影响区和狭窄的切缝。近年来，脆性和透明材料的切割为超短脉冲和紫外激光器提供了机会，中国制造业的快速发展，传统工业制造技术的更新升级，带动了激光切割成套设备的销售。应用于激光切割系统的光纤激光器数量在近两年平稳增长，激光切割设备也在朝高功率方向发展。年，各个行业对激光设备的需求不断提高。激光设备的批量化生产，带动了中功率激光切割装备的快速发展，加剧了产品的竞争性，并导致中功率切割装备的毛利率越来越低，因此激光加工厂商们开始向高功率产品段进军。年高功率激光切割设备如雨后春笋般地涌向市场，12kW、20kW、30kW甚至40kW的超高功率激光切割机也已经问世。年，中国销售了约台中功率激光切割系统和台高功率激光切割系统。功率的大幅提升也增加了设备集成难度，给上游配件厂商和系统厂商提出了诸多挑战。一些核心单元如万瓦级切割头、自动调焦系统、智能总线系统及温控系统等亟待提档升级。然而，国产配件厂商和系统集成商从未缺席自主发展之路，纷纷加入支持行列。

2.2激光焊接

近年来，激光焊接设备在五金建材、汽车制造、电子产品、医疗设备、新能源电池及航空航天等行业逐渐替代传统焊接设备，占据市场份额。在汽车工业中，白车身（BIW）焊接被广泛使用，需要多达~个点焊，传统上是通过电阻点焊来完成的。然而，镀锌钢板的电阻点焊存在许多问题，例如，焊接所需的时间长，电极的维护成本高以及锌涂层黏附在电子产品上等问题。

随着汽车工业向更轻量级结构发展，铝和镁合金等其他材料正在成为替代镀锌钢的候选材料。由于BIW约占车辆重量的27%，因此使用这些轻质材料有望减轻车辆的总重量。然而，对于这些材料，与电阻点焊有关的问题更加严重。采用激光焊接，可以克服其中一些问题。除BIW之外，激光焊接还应用于发动机零件、变速箱零件、交流发电机、螺线管、燃料喷射器、燃料过滤器及燃料电池等。

在航空航天工业中，已经使用激光焊接来连接各种超级合金，例如镍基合金和钛基合金。Ti6Al4V合金通常用于涡轮发动机的静态和旋转组件。此外，Inconel通常用于在高温下运行的航空发动机和燃气轮机的组件。由于这些合金非常昂贵，因此与减材制造工艺相比，焊接具有减少材料消耗的潜力。铝合金在航空航天工业中也非常流行，在某些情况下，激光焊接可以提供比其他焊接技术（例如：搅拌摩擦焊）更强的竞争优势。近年来，因异种材料的焊接可以降低零件成本和设计灵活性而变得越来越流行，激光焊接已用于连接聚合物和塑料。早期，CO2激光主要用于塑料部件的焊接，因为激光能量很容易在其10.6mm的长波长处吸收。大多数塑料在红外波长下是透明的，但在长波长下是不透明的。近年来，透射激光焊接（TLW）已成为一种使用内部吸收器焊接塑料的可行方法，这仅在焊接界面处提供了一种吸收热量的方法，并将热影响区最小化。以家电和汽车内饰为代表的塑料焊接设备和以医疗器械为代表的陶瓷焊接设备，也已成为激光焊接重要的发展方向。

经过近10年的发展，国内激光复合焊接技术和工艺取得了长足进步，已经在船体的大幅面构件和复杂曲面构件焊接中得到小批量应用。年，手持激光焊接机异军突起。由于设备本身准入门槛不高，加上在使用过程中可以满足脉冲焊、准连续焊和连续焊的自由切换，适用于各类工件的复杂焊缝，该市场出现了一股发展热潮。近两年，全国有数十家企业投入这一领域。然而，国内企业在该领域的专利布局明显不足，国内最早的一篇手持焊接设备专利始于年，居然来自美国霍利韦尔公司。没有专利的支撑，国内在该领域的行业标准也基本处于“裸奔”状态。低门槛预示着高竞争，预计未来2~3年，半数以上的手持焊接设备企业将因自身技术竞争力的匮乏以及产品利润的殆尽而退出该市场。

2.3激光增材制造

在过去的几十年中，激光增材制造得到了越来越多的

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