1 前言
近20年来中国的改革开放和迅速发展着的市场经济，极大地推动着高技术的研发和应用。激光和激光加工是一门发展极快的高新技术，已成为发展我国新兴产业，改造传统制造业的关键技术之一。各种激光系统、设备，已经或正在进入各个工业领域，为我国传统工业的技术改造，新兴工业领域以及制造业的现代化提供先进的技术装备。
至今，国产激光器已能批量生产供应中、小功率（30W-500W）的Nd：YAG固体激光加工系统和高功率(100W-5kW)CO2激光加工系统。目前，中国的激光器和激光技术产业的初步规模正在形成。国内从事制造工业激光系统公司超过100家，正在形成研发、批量生产和供、销、维修服务的体系。然而，2002年中国激光加工设备产值与全球激光加工市场销售额29.9亿美元（约260亿人民币）相比，约占1/26。
显然，中国国内激光加工应用市场冈中国加入WTO以来国内正在迅速形成的“全球制造基地”而获得快速增长。海外投资者和海外激光同行正在抢滩这一市场。因此中国的激光加工技术急需有一个大的突破，激光加工技术产业化急需有一个大的发展。国内从事激光器和激光加工技术系统研发、生产的企业正面临极好机遇和挑战。
2 激光加工市场
2.1 国际市场
据ILS(Industrial Laser Solutions)统计，全球工业激光系统的产值1997年为20.63亿美元，1998年为23.38亿美元，1999年为25.91亿美元，这三年年产值年增长率一直保持在13%左右。但2000年仅为27.76亿美元，年增长为7%左右，开始受到网络经济泡沫，美国和全球范围经济衰退的影响。
在2003年1月ILS发表的校正后统计数字中，计入了2001年中国工业激光系统市场额增长的因素，2001年全球工业激光系统产值为28.75亿美元，比2000年增长9.6%。显然，中国的激光加工市场增幅已明显地牵动着国际激光加工市场。近两年的年增长率保持在3-5%左右，预计未来几年的年增长率将维持在5%左中（见表1、2、3）。
表1 全球工业激光系统产值（百万美元）
表2 全球工业激光器产量台（套）
表3 全球工业激光器产值（百万美元）
工业激光系统的应用市场直接受到电子、微电子、光电子、通讯工业和微光机电一体化系统设备市场发展的影响。激光加工系统是满足上述新兴产业和先进制造技术装备所必备的。而CO2激光器、半导体激光器、半导体泵浦固体激光器、准分子激光器及其加工系统正是需求最大、发展最快的工业激光加工系统。
从国外激光加工系统应用方式来看，以2001年为例，其中激光切割占总销售额的37%，激光标记占36%激光焊接占12%，激光微加工占10%，激光打孔占2%，其它应用占3%。
激光加工在不同国家的各工业领域中的应用范围及程度是不同的。上世纪九十年代，美国、德国和日本的激光加工应用己很普遍。例如，日本在1990年的工业激光系统设备己达3000台，1997年高达5000台，至2000年日本的工业激光加工系统已约占全球的1/3。
表4是美国和日本在各工业领域中的应用情况。从中可以看出，国外的激光加工市场与中国国内的激光加工市场有非常大的区别，国外激光加工的起步是立足于高科技、高技术行业，如汽车制造工业，半导体工业等，而这些工业激光应用行业恰恰是十几年前我国比较弱小的行业。中国较发达的是轻工业、纺织业、服装业等。这些情况现在也恰恰给海外的工业激光制造厂家提供极好机遇，便于将成熟的中、高档工业激光系统打入中国市场。
表4 美国和日本工业激光系统应用领域状况
图1a显示2001年亚洲CO2激光加工系统产量仅占全球的15%，图1b显示2001年亚洲固体激光加工系统产量仅占全球的28%，其中日本占主要份额。
图1a 2001年全球工业激光系统产量台（套）分布示意图
图1b 2001年全球工业激光系统产量台（套）分布示意图
2.2 国内市场
中国国内工业激光市场销售情况见表5。
表5 1994-2002年中国国内激光加工系统销售额（万元人民币）
从表5可以看出，国内工业激光加工系统的销售台数和销售额自1995年才开始有较大的增长，在1995年至1996年，1999年至2001年呈现高峰，有成倍增长。比1999年增长112%，增长较快的原因是电池激光封焊和电子元器件，小五金的激光标记采用了大量的YAG激光焊接机和激光标记机，国产激光切割、熔敷系统应用的增长也较大。
表6 2002年我国各类激光加工机销售额（万元）
除表6所列外，微调机、划片机市场销售额也有不同程度增长。激光热处理机市场销售额2002年出现下降，由2001年的7370万元减至1148万元，下跌了84.4%减少了6222万元之多。
工业激光加工系统首先在中国国内经济较发达、较活跃地区获得快速应用。例如在广东省于2002年底便约有1500多台CO2和Nd：YAG激光标记机，用于PC键盘等其他元器件的加工；约有800台激光焊接机用于电池密封焊；约有100多台激光划线机用于太阳能电池晶片和芯片的加工；目前有100多台用于首饰（宝石）加工的激光焊接系统，其中90%购自意大利；约有20多台高功率CO2激光切割系统用于钢板切割。
中国国内已建立近100个激光加工站，为一些临时需要激光加工业务的中小型企业提供服务。过去5年，国内已有几十台快速激光制模系统。
近几年来，激光加工领域在不断开拓，由钟表、电池、衣扣等轻工行业，向电子行业、机械制造业、汽车制造业、航空、动力和能源、以及医学和牙科仪器设备制造业等应用领域拓展。
以2001年为例，国外在激光加工领域中，激光切割已占37%，国内市场仅占21.7%，这说明国内这个市场扩大的余地较大；国外的激光标记占36%，而且主要应用于机械、微电子工业方面，国内激光标记占45.3%，并且主要应用于轻工业品、小五金工业品等领域，这表明国内激光标记将要占领的应用领域很大。
图2 2001年中国国内激光加工应用领域状况
近两年来，国内的工业激光制造企业己能小批量提供低、中档的激光标记、划线和焊接系统。同时，海外公司正在快速进入中国加工市场，占领中、高档产品空缺市场和开拓国内企业尚未进入的市场。例如，Thyssenkrupp Tailored Blank GmbH和武汉Zheng-ren汽车元配件有限公司合作，在武汉开始接受定制坯件的焊接，激光焊接生产线每年加工6万吨。总部设在德国的工业激光器制造商Rofin-Sinar已在中国台北建立一家子公司-Rofin-Bassel台湾有限公司，并早已进入大陆市场，2003年Rofin的市场增长将达1000-2000万美元，产品集中在标记、切割和焊接的激光器，有望在5年后在中国市场增长率达10%以上。南京东方激光有限公司是一家南京国营772厂与美国SIDA的合资公司，引进Rofin-Sinar公司轴向快流CO2激光器制造技术，推出由Rofin-Sinar公司的元器件制造的500W、700W、1000W、1500W、1700W、2000W、2800W系列的CO2激光器。全球著名激光加工设备生产厂家德国Trumpf公司（产值占全球第一），也与瑞士营销集团Siber Hegner联合，在上海建立了Trumpf Siber Hegner公司，将集中精力开发核心产品一用于激光切割、打孔和成型的机床，并在江苏省建立激光加工中心。2001年在北京工业大学建立的“中德激光技术中心”，正在推进我国和德国在激光技术和激光材料加工方面的合作与交流、人才培训和咨询业务，2003年已正式启动“中德激光技术培训中心”。
3 国内工业激光设备企业和研制生产概况
自上世纪90年代开始，随着市场经济快速发展，国内出现了许多从事激光器和激光加工系统公司。按现代企业制度建立的这些新兴公司（企业），经营理念完全定位于市场经济，在市场中找生机，发挥企业优势，择优而用，满足用户要求，通过融资，壮大财力，吸纳海内外技术优势，通过各种渠道，形成自家的技术优势和服务于用户的产品优势。短短几年，这些公司发展极快。至今已有100多家从事激光加工的制造企业，其中一些是由激光技术应用研究所建立的，另外一些是新兴的民营激光公司。这些公司已成为国内激光加工市场的主力，他们制造的工业激光器、元器件和激光加工系统（激光标记、划线、微调、切割、焊接、表面处理、微加工、直接成型）约占国内总市场90%以上份额。
表7是部分国内从事激光器和激光应用研发的激光加工中心、研究所和大学。表8是目前较具规模的部分激光加工系统制造厂家。这些单位具有批量、小批量供货能力，通常在接到订单后半年内可以交货。大部分产品销往国内市场，少量销往海外。
激光加工系统的构成包括三部分：(1)工业激光器，主要是YAG激光器、CO2激光器、准分子激光器和大功率半导体激光器、全固体激光器、(DPSSL)等；(2)多自由度加工机（机床、控制系统等）；(3)激光加工工艺（即加工用的软件等）。
表7 部分国内从事激光器和激光应用研发的激光中心、研究所和大学
表8 部分国内从事激光加工系统制造公司
表9是国内激光器和激光加工设备发展概况。可以看出：(1)国内缺少适合中、大功率激光加工系统用的商品级可靠、稳定的YAG和CO2激光器；(2)国内尚无适合激光加工的商品级新型大功率DPSSL；(3)国内尚无商品级的可靠、稳定、长寿命准分子激光器和光纤激光器。
表9 国内激光器和激光加工设备发展概况
5 结语
我国激光制造技术的应用研究水平和应用规模，与发达国家相比，差距很大。在产业方面，一些中、高档激光产品及其材料、元器件仍然停留在开发阶段，或尚未形成规模，高档、高智能、高自动化的激光产品比较缺乏。不少激光加工应用在我国仍是空白或刚起步，如激光微加工、特种材料加工、激光纳米加工以及飞秒激光加工等。国内工业激光企业的力量从技术、性能、资金、规模等比较弱小；企业的核心技术竞争力不足，“产品结构”趋同，以及缺少一些重大创新有自主知识产权的产品，是目前国内激光产业存在着的一个较为严重的问题。中国加入WTO后，进口激光产品的价格降低，使国产激光产品的市场份额、价格和利润受到严重威胁。由于海外公司的纷纷涌入，人才竞争局面更趋激烈。在激光加工应用推广方面也有不少困难，例如，我国制造业中的很大一部份是组装业，以国内现有的工业基础很难对一些国外引进组装机械中传统工艺进行改造更新、采用诸如激光加工之类的新工艺。
激光加工是一门21世纪发展极快的新制造技术，必将为我国传统工业的技术改造，新兴工业领域以及制造业的现代化提供先进的技术装备。面对日益增长的巨大的激光加工应用市场和国际竞争新格局，中国的激光加工技术急需有一个大的突破，激光加工技术产业化急需有一个大的发展。这种状况给国内从事激光、激光加工技术设备研发、生产的企业带来极好机遇和挑战。
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本文标题：中国激光加工产业现状和发展前景
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