近幾年間，國內激光產業(yè)發(fā)展迅速，掀起了一股國產替代的浪潮。一方面，國內廠商集中向更高功率領域發(fā)起沖鋒，萬瓦激光打開應用大門。另一方面，熔覆、清洗及焊接等高附加值領域激光技術正在加速替代傳統工藝，新的風口即將出現！
首份國標開始制定，下一個千億市場正在打開
4月20日，《綠色制造激光表面清洗技術規(guī)范》項目啟動會在武漢召開，來自航空、航天、軌交、機械、電力、國防等多個領域共23個單位的專家代表與會，重點討論激光表面清洗技術國家標準大綱和初稿。作為激光器廠商代表，杰普特也協同客戶深度參與了標準制定，完善技術指標與工藝參數。該標準預計明年下半年完成發(fā)布，由此將填補國內空白，進一步規(guī)范行業(yè)良性發(fā)展。相關數據顯示，僅國內激光清洗市場潛在需求超過600億元，全球需求在1000億以上。一旦市場成熟，國內激光產業(yè)將獲得巨大的增量市場。為此，產業(yè)鏈企業(yè)正在加緊布局！
■《綠色制造激光表面清洗技術規(guī)范》項目啟動會
一直以來，我國制造業(yè)的表面處理能力遠遠落后于生產，這也極大限制了制造業(yè)由大轉強的進程。隨著“十四五”戰(zhàn)略規(guī)劃的實施，特別是高端制造及節(jié)能減排對于先進工藝的需求愈發(fā)迫切。在表面處理方面，國內亟待技術和工藝全面升級。
傳統的清洗工藝如機械摩擦清洗、化學腐蝕清洗、 強力沖擊清洗、高頻超聲清洗等方法，不僅清洗周期長，難以實現自動化，對環(huán)境造成有害影響，且達不到理想的清潔效果，無法很好滿足精細化加工需求。相對而言，激光清洗是一種更加高效和環(huán)保的工藝方式，具有無污染、無消耗品、成本低、效率高、無接觸、無應力、無損傷、可控性好、可選區(qū)精密清洗、可清洗難以到達的危險區(qū)域等優(yōu)點，正在對傳統工藝發(fā)起挑戰(zhàn)。
激光清洗技術誕生于20世紀80年代，到90 年代初期才真正進入工業(yè)生產中，并逐步取代傳統的清洗方法。由于早期技術水平和人力投入相對有限，激光清洗市場整體發(fā)展緩慢。自1998年以后，激光清洗技術迎來了第一波發(fā)展浪潮，主要由歐美國家主導。在這一時期，激光清洗應用集中在金屬材料表面，如飛機機身脫漆、模具表面除油污、發(fā)動機內部除積碳和焊前接頭表面清理等。美國Adapt laser和Laser clean all公司、意大利的ElEn group公司以及德國的Rofin公司、法國Quantel公司等進行了大量投入，逐步壟斷了市場。
反觀國內，激光清洗技術起步較晚，早期也只是西安交通大學、大連理工大學、南開大學、華中科技大學和中科院等少數高校開展了部分研究工作。直至2011年才在文物修復等少量應用領域進行嘗試。在環(huán)保減排的政策影響下，2016年國內工業(yè)激光清洗市場逐步打開，并在2018年到迎來一輪關注熱潮。上游激光器廠商如杰普特等，開始投入工藝研發(fā)并向市場推出激光清洗光源和便攜式清洗解決方案，開始試水激光清洗市場。
在具體應用方面，華中科技大學材料科學與工程學院教授、博導王春明認為，目前激光清洗主要有三大市場：一是替代現有工業(yè)清洗（化學清洗與超聲波），市場規(guī)模在1000億以上，至少30%可以用激光清洗來替代，約300億；二是替代人工打磨，可成為每一個制造車間的標配，約100億；三是新開發(fā)應用領域：如文物清洗、建筑物清洗、街道清洗等，市場規(guī)模約200億。
單從市場規(guī)模來看，激光清洗領域對于競爭日趨白熱化的國內激光產業(yè)，無疑是一座非常誘人的金礦。為此，杰普特、銳科激光、創(chuàng)鑫激光、華工激光、大族激光、上海臨仕激光、武漢翔明激光等廠商正在持續(xù)加大市場推廣投入，加快催熟應用生態(tài)。
突破核心光源，助推激光清洗應用普及
從產業(yè)發(fā)展來看，國內激光清洗產業(yè)長期落后于歐美國家，最主要原因在于核心光源的限制。歐美國家激光產業(yè)起步早，長期主導了工業(yè)激光應用市場，占據了全球最主要的市場份額，當然也有更多的資源投入激光清洗等新興市場，從而形成先發(fā)優(yōu)勢。
近幾年來，隨著國內激光廠商在核心光源領域不斷打破國外壟斷，由此帶來了激光器價格的大幅度下滑，這也為國產激光清洗設備的開發(fā)和應用創(chuàng)造了條件。另一方面，薄板金屬切割市場競爭已經白熱化，國內廠商迫切需要找到新的增長點，以尋求差異化競爭。在多重因素推動下，國內激光清洗產業(yè)開始進入快車道。
■杰普特清洗系列MOPA脈沖光纖激光器
目前國產激光清洗設備主要集中在中低功率范圍，使用的激光器以MOPA脈沖光纖激光器為主。在該激光器領域，2014年以前國內市場幾乎被IPG、SPI等國外公司占據，之后杰普特成功打破了國外企業(yè)壟斷，實現了國產自主替代。憑借優(yōu)異的光束質量、更加精準、靈活的脈沖序列控制等優(yōu)勢，獲得了下游設備廠商的廣泛青睞。并2015年一舉實現銷量反超，登頂全球銷量冠軍，為后續(xù)激光清洗設備的國產化創(chuàng)造了條件。
憑借在核心光源領域的技術創(chuàng)新和經驗積累，杰普特針對激光清洗行業(yè)提供的50W-2000W功率段的CL系列光源，將國內激光清洗設備向高功率方向邁進，進一步拓展和豐富了下游應用市場。該系列激光器光源有單模和多模類型，從短脈寬高峰值功率到長脈寬大脈沖能量，可以滿足不同應用場景。具體而言，短脈寬可以降低熱輸入，減少熱效應，改善部分基材氧化變色等問題，大脈沖能量可以提高清洗能力，提升除漆等應用的效率，在輪胎模具清洗、零件油污去除、航空發(fā)動機葉片熱障涂層與氧化膜清洗、金屬除銹與除漆、漆包銅電感剝除漆等領域都有廣泛應用。
對于未來市場走向，杰普特也有自己的觀察：“激光清洗想要走入規(guī)模化應用，離不開新技術和新工藝的創(chuàng)新。公司將繼續(xù)堅持激光器+的定位，控制好發(fā)展節(jié)奏穩(wěn)扎穩(wěn)打，為客戶提供更具競爭力的產品方案，和產業(yè)界一起把國內激光清洗市場做大！”
破解產業(yè)難題，為制造業(yè)升級賦能
由于表面處理涉及的場景非常復雜，加之物體表面附著物的成分和結構不同，激光與之作用的機理也各不相同，從而導致了激光清洗不像切割、打標等應用易于全面推廣，需要企業(yè)具備很強的工藝研發(fā)能力。另外，激光清洗還具有單一性，如何利用一種激光器實現不同基體材料的清洗，對于激光器廠商而言也是一個非常大的挑戰(zhàn)。
從目前進展來看，國內激光清洗設備雖然在功率上不斷突破，開始逐步實現高功率領域的國產化替代，但是真正成熟的設備并不多，大多數還處于實驗調整階段。對此杰普特認為：“大規(guī)模工業(yè)化應用，對激光清洗設備穩(wěn)定性及自動化水平都提出更高要求，需要從激光器、運動控制、激光頭等環(huán)節(jié)綜合考慮及優(yōu)化。憑借在平臺化技術方面的積累，公司將繼續(xù)與上游供應商及下游客戶保持密切配合，不斷優(yōu)化設計，加快激光清洗技術在高端制造領域普及。”
除此之外，任何先進的技術和工藝被市場接受還需要一定的周期。從2020年市場表現來看，隨著杰普特等廠商持續(xù)加大投入，不斷升級迭代產品，國內對于激光清洗市場的熱情也慢慢高漲了起來，上下游產業(yè)鏈關注度也越來越高。加之首份國家技術標準的啟動制定，將進一步規(guī)范國內激光清洗市場，為下游應用生態(tài)的進一步打開奠定基礎。
從應用領域來看，隨著制造業(yè)升級的進一步實施，模具、高鐵、航空制造、半導體硅片等領域都有很強的替代傳統工藝已達到環(huán)保需求，國內廠商需要抓住機遇，加強產業(yè)鏈協同合作，共同推進激光清洗走入規(guī)模化應用，為高端制造賦能！
總結：
我國激光清洗市場尚處于產業(yè)初期，市場開拓及工藝替代過程中勢必也會面臨諸多挑戰(zhàn)。以杰普特為代表的國內廠商已經實現了關鍵器件的國產化，并驗證了激光清洗技術工藝的可行性，下一步將在工藝創(chuàng)新方面不斷迭代，為激光清洗市場全面打開貢獻力量！
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