Объем рынка и конкурентная среда в сфере лазерной сварки (прогноз на 2026 год) 

Объем рынка и конкурентная среда в сфере лазерной сварки (прогноз на 2026 год)

Объем рынка оборудования для лазерной сварки в Китае превышает 10 млрд юаней. В последние годы этот рынок демонстрирует стремительный рост, обусловленный увеличением масштабов внедрения оборудования для лазерной обработки. Согласно отчету о развитии лазерной индустрии за 2020 год, объем рынка оборудования для лазерной обработки в стране в 2019 году достиг 65,8 млрд юаней, а среднегодовой темп роста (CAGR) за предыдущие пять лет составил 20,41%. В сегменте лазерной сварки устойчивое расширение сферы применения стимулируется спросом со стороны таких отраслей, как производство автомобилей на новых источниках энергии (NEV), литиевых аккумуляторов, дисплеев и потребительской электроники (включая мобильные телефоны). В 2019 году объем рынка оборудования для лазерной сварки в Китае достиг 10,1 млрд юаней, при этом среднегодовой темп роста (CAGR) за пять лет составил 36,60%.

По сравнению с другими методами сварки, лазерная сварка обладает рядом преимуществ: глубокое проплавление, высокая скорость, минимальная деформация, нетребовательность к условиям окружающей среды, высокая плотность мощности, невосприимчивость к электромагнитным помехам, возможность работы с непроводящими материалами, отсутствие необходимости в вакууме и отсутствие рентгеновского излучения в процессе работы; благодаря этому она широко применяется в высокотехнологичном прецизионном производстве. Однако по сравнению с другими технологиями сварки, автоматизированные системы лазерной сварки требуют более высоких капиталовложений и отличаются жесткими требованиями к оборудованию, что затрудняет их ручную эксплуатацию.

Конкурентная среда на рынке оборудования для лазерной сварки: в настоящее время большинство отечественных компаний, производящих оборудование для лазерной обработки, сосредоточены преимущественно на лазерной резке и маркировке. К числу ключевых игроков, обладающих сильным техническим потенциалом в области лазерной сварки, относятся Han’s Laser, HGTECH и United Winners Laser. Являясь лидерами отрасли производства оборудования для лазерной обработки в стране, компании Han’s Laser и HGTECH обладают значительными конкурентными преимуществами в сфере лазерной сварки. В частности, Han’s Laser занимает ведущие позиции в области лазерной сварки для потребительской электроники, тогда как HGTECH доминирует в сегменте лазерной сварки для автомобильной промышленности. Компания United Winners Laser специализируется главным образом на лазерной сварке силовых аккумуляторов; в 2019 году ее выручка составила 1 млрд юаней, что обеспечило ей долю около 10% на внутреннем рынке лазерной сварки.

Применение лазерной сварки в автомобильной промышленности
Лазерная сварка стала одной из первых технологий, внедренных и доведенных до стадии зрелости в автомобильной промышленности. Огромные объемы производства в данном секторе идеально сочетаются с пригодностью лазерной сварки для массового выпуска продукции. Кроме того, высокий уровень автоматизации в автомобилестроении гармонично дополняет автоматизированный характер процессов лазерной сварки. Более того, поскольку лазерная сварка — это высокоточный и хорошо контролируемый процесс, она обеспечивает исключительную надежность при производстве автомобилей. Именно благодаря этим факторам лазерная сварка стала первой технологией сварки, внедренной и достигшей зрелости в автомобильной промышленности.

Лазерная сварка в автомобилестроении обладает рядом преимуществ. К современным методам сварки кузовов относятся контактная точечная сварка, лазерная сварка и сварка MIG/MAG; при этом технология лазерной сварки применяется преимущественно для соединения заготовок с индивидуальными характеристиками (листов разной толщины) и для общей сборки кузова. К числу конкретных преимуществ лазерной сварки в автомобилестроении относятся: (1) Снижение массы кузова. Использование других методов сварки, требующих расплавления присадочного материала, может увеличить общую массу автомобиля на 50–100 кг. (2) Прочность и надежность. Соединения, выполненные лазерной сваркой, отличаются повышенной прочностью. Испытания на разрыв показывают, что если для разрушения точки контактной сварки требуется усилие около 3500 ньютонов, то лазерный сварной шов аналогичной длины оказывается в 1,5 раза прочнее. (3) Более высокая эффективность. Скорость лазерной сварки достигает 5–6 метров в минуту, тогда как при контактной точечной сварке выполняется в среднем одна точка за три секунды. Например, приварка крыши автомобиля методом контактной точечной сварки занимает у одного оператора пять минут, в то время как лазерная сварка требует всего 0,8 минуты. (4) Эстетическая привлекательность. Лазерная сварка позволяет получать более короткие, гладкие и блестящие сварные швы.

Применение лазерной сварки при изготовлении кузовов делится на две основные категории: сварка плавлением и сварка с присадочным материалом (часто называемая пайкой). Сварка плавлением не требует присадочного материала, так как лазер воздействует непосредственно на поверхность заготовки. Сварка с присадочным материалом применяется преимущественно для соединения крыш автомобилей. (1) Сварка плавлением: в зависимости от плотности энергии лазерного луча, сварка плавлением подразделяется на сварку с теплопроводным механизмом (нагревом за счет теплопроводности) и сварку с глубоким проплавлением. Сварка с теплопроводным механизмом предполагает нагрев поверхности заготовки до температуры плавления (около 1490°C для стальных листов) для формирования шва. Сварка с глубоким проплавлением используется для соединения пакетов из 2–4 стальных листов; …в процессе используется лазер для быстрого испарения металла и формирования высокопрочного сварного шва при температуре около 2590°C, что требует значительно более высокой энергии лазерного излучения. (2) Сварка (пайка) с использованием присадочной проволоки: этот метод не предполагает расплавления самих соединяемых деталей; вместо этого тепловое воздействие лазера используется для расплавления присадочной проволоки и ее заполнения в зазор между деталями. К преимуществам метода относятся эстетичный вид сварных швов и минимальная термическая деформация; он часто применяется при сварке панелей крыши автомобилей.

В настоящее время основными областями применения лазерной сварки в автомобильной промышленности являются: лазерная сварка заготовок разной толщины (технология TWB — Tailor Welded Blanks), лазерная сборка кузовных конструкций и узлов, а также лазерная сварка отдельных автомобильных компонентов.

Лазерная сварка заготовок разной толщины

Технология сварных заготовок разной толщины (TWB) зародилась в 1960-х годах, когда японская компания Honda Motor Company начала использовать обрезки металла для изготовления внутренних панелей кузова. В 1970-х годах американская компания Ford Motor Company применила технологию лазерной сварки для соединения стальных листов кузова, однако этот проект не дошел до стадии коммерциализации. В 1985 году немецкие компании Thyssen Steel и Volkswagen в рамках совместного проекта успешно применили первые в мире широкие лазерно-сварные заготовки разной толщины для изготовления панелей пола автомобилей Audi. Впоследствии исследования в области лазерной сварки заготовок разной толщины также проводили компании Arcelor (Франция) и Sollac (Италия). Начиная с середины 1980-х годов, эта технология привлекла широкое внимание в Европе, США и Японии. Внедрение технологии TWB позволило сократить количество кузовных деталей примерно на 25% и уменьшить массу кузова на 20%; кроме того, жесткость на кручение возросла на 65%, виброакустические характеристики улучшились на 35%, а также повысилась жесткость на изгиб. В настоящее время лазерно-сварные заготовки разной толщины широко используются при изготовлении различных элементов кузова: усилителей и внутренних панелей багажника, опор амортизаторов, ниш задних колес, внутренних боковых панелей, внутренних панелей дверей, передних панелей пола, передних лонжеронов, бамперов, поперечин, колесных арок, соединительных элементов и центральных стоек кузова.

Производственное оборудование для лазерной сварки заготовок разной толщины успешно прошло процесс импортозамещения. Внедрение технологии лазерной сварки заготовок разной толщины (tailor-welded blanks) в Китае началось относительно поздно: лишь 25 октября 2002 года в Ухане была официально запущена первая в стране специализированная коммерческая производственная линия для выпуска таких заготовок. В ответ на резкий рост внутреннего спроса на сварные заготовки, полученные методом лазерной сварки, группа Baosteel в ноябре и декабре 2004 года открыла производственные предприятия в Шанхае и Чанчуне соответственно. Первоначально рынок комплектного оборудования для лазерной сварки контролировался компаниями из Германии, Швейцарии и Японии, а стоимость одной системы превышала 10 миллионов юаней. По мере развития отечественного автопрома и роста рыночного спроса на сварные заготовки совершенствовались и возможности местных производителей оборудования. В настоящее время такие китайские компании, как Han’s Laser и HGTECH, способны поставлять полностью автоматизированные линии для лазерной сварки.

Сегодня лазерная сварка широко применяется при сборке автомобилей. Развитие технологий лазерной сварки с глубоким проплавлением и появление мощных лазеров позволили внедрить этот метод в производство кузовов — сферу, где долгое время доминировали традиционные способы сварки, — что привело к его повсеместному использованию. Процесс лазерной сварки кузовов включает в себя, в частности, сборочную сварку, соединение боковых панелей и крыш, а также последующие сварочные операции.

Германия стала пионером в применении лазерной сварки в автомобилестроении. Так, в середине 1990-х годов компания BMW использовала роботов для выполнения первого сварного шва на седане 5-й серии, обеспечив общую длину шва 12 метров. Впоследствии многие всемирно известные автопроизводители, включая Mercedes-Benz, Volkswagen и Volvo, начали массово применять лазерную сварку в процессах производства кузовов. Использование лазерной сварки в автомобильной промышленности дает двойное преимущество: оно позволяет снизить массу автомобиля, улучшая тем самым маневренность и топливную экономичность, и одновременно повышает качество продукции и уровень технологического исполнения.

Стремление к снижению массы автомобилей стимулирует более широкое внедрение лазерной сварки. Группа FAW определила лазерную сварку как ключевой элемент стратегии облегчения конструкции, применяя эту технологию при работе с деталями из сталей горячей штамповки, при сварке стальных элементов с чугунными деталями, а также при соединении толстостенных штампованных конструктивных элементов. Согласно национальной «Дорожной карте развития технологий для энергосберегающих автомобилей и автомобилей на новых источниках энергии», к 2020, 2025 и 2030 годам планируется снизить снаряженную массу автомобилей на 10%, 20% и 35% соответственно по сравнению с уровнем 2015 года. На фоне тенденции к снижению массы автомобилей ожидается дальнейший рост доли применения лазерной сварки в автомобильной промышленности.

(3) Лазерная сварка автомобильных компонентов

В сфере сварки автомобильных компонентов переход от традиционных методов к лазерной сварке стал доминирующей тенденцией. Лазерная сварка обладает рядом существенных преимуществ для производства автомобильных деталей, включая минимальную деформацию в зоне сварного шва, высокую скорость сварки и отсутствие необходимости в последующей термообработке. В настоящее время лазерная сварка широко применяется при изготовлении таких компонентов, как шестерни трансмиссии, толкатели клапанов, дверные петли, приводные валы, рулевые валы, выхлопные трубы двигателей, детали сцепления, валы турбокомпрессоров и элементы шасси.

В 1985 году компания Chrysler — один из представителей «Большой тройки» автопроизводителей США — применила лазерную сварку при производстве шестерен для новой четырехступенчатой ​​трансмиссии; это стало первым случаем использования лазерной сварки для автомобильных шестерен и ее дебютом в автомобильной промышленности. Впоследствии компании Austin Rover (Великобритания) и Daimler-Benz (Германия) также внедрили лазерную сварку в производство шестерен для своих новых трансмиссий. Компания Fiat (Италия) использовала лазерную сварку для шестерен синхронизаторов; несмотря на то, что затраты были вдвое выше по сравнению с использованием устаревшего оборудования, эффективность производства возросла в 5–7 раз. Ряд китайских компаний, включая Shanghai Volkswagen, FAW (Чанчунь), FAW (Тяньцзинь) и Nanchang Gear Factory, также проводили исследования в области лазерной сварки автомобильных компонентов.

На рынке оборудования для лазерной сварки в автомобилестроении доминируют зарубежные предприятия, что оставляет значительные возможности для импортозамещения. Компании, специализирующиеся на промышленной автоматизации, такие как ABB (Швейцария), KUKA (Германия), Fanuc (Япония) и COMAU (Италия), занимают большую часть мирового рынка автоматизированных производственных линий для автопрома, а также лидируют на рынке Китая; как следствие, эти же компании доминируют и на китайском рынке оборудования для лазерной сварки автомобилей. К числу ведущих отечественных предприятий в этой области относятся HG Tech, Han’s Laser и United Winners Laser. Компания HG Laser обладает сильными конкурентными позициями на внутреннем рынке лазерной сварки для автомобильной промышленности; Еще в 2011 году компания самостоятельно разработала комплексную линию сварки для сборки автомобилей, тем самым нарушив монополию иностранных фирм. В 2016 году проект «Ключевые технологии и комплексное оборудование для высококачественной и высокоэффективной лазерной сварки и резки в автомобилестроении», разработанный компанией HG Laser, был удостоен первой премии Национальной награды за научно-технический прогресс. Компания Han’s Laser изначально специализировалась преимущественно на лазерной сварке автомобильных компонентов, а в 2020 году поставила свою первую основную линию сварки кузовов (кузовов без навесных элементов). Компания UW Laser специализируется на лазерной сварке автомобильных компонентов; в 2019 году ее выручка в автомобильном секторе и секторе металлоизделий составила около 106 млн юаней.

Конкурентная среда в сфере лазерной сварки для автомобилестроения

Применение лазерной сварки в производстве тяговых аккумуляторов

Лазерная сварка широко применяется в секторе литий-ионных аккумуляторов. Процесс производства литий-ионных аккумуляторов или аккумуляторных блоков включает множество этапов; лазерная сварка является оптимальным методом для ряда из них, включая герметизацию взрывозащитного клапана, сварку токовыводов (табов), сварку гибких соединителей, точечную сварку защитной крышки, герметизацию корпуса аккумулятора, а также сварку модулей и блоков. Например, лазерная сварка повышает эффективность и герметичность при сварке взрывозащитных клапанов. Кроме того, благодаря высокому качеству лазерного луча и возможности формирования сварных точек очень малого размера, этот метод обладает уникальными преимуществами при сварке материалов с высокой отражательной способностью (таких как алюминиевые и медные ленты) и узких электродных лент аккумуляторов.

Ключевые области применения лазерной сварки тяговых аккумуляторов

Конкурентная среда в сфере лазерной сварки тяговых аккумуляторов: к числу ключевых игроков в этом секторе относятся UW Laser, Han’s Laser, HGTECH, Tianhong Laser и Yifei Laser. Являясь ведущим предприятием отрасли лазерной сварки тяговых аккумуляторов в Китае, компания UW Laser сотрудничает с крупными отечественными и зарубежными клиентами, такими как CATL, Gotion High-Tech, BYD, EVE Energy, Panasonic, Samsung и AVIC Lithium; в 2019 году выручка компании от реализации оборудования для лазерной сварки тяговых аккумуляторов достигла 755 млн юаней. Кроме того, конкурентоспособными возможностями в этой области обладают такие компании, как Han’s Laser, HG Laser и Haimoxing.

Прогнозируется, что объем рынка оборудования для лазерной сварки тяговых аккумуляторов достигнет 1,8 млрд юаней. Исходя из допущения, что затраты на оборудование составляют примерно 300 млн юаней на 1 ГВт·ч новых мощностей, а доля оборудования для лазерной сварки — около 8% от общего объема инвестиций в оснащение заводов по производству тяговых аккумуляторов, объем китайского рынка оборудования для лазерной сварки таких аккумуляторов в 2020 году оценивается в 1,8 млрд юаней.

По нашим оценкам, компания UW Laser занимает 57% рынка оборудования для сварки тяговых аккумуляторов. В 2019 году объем продаж оборудования для лазерной сварки тяговых аккумуляторов, реализованного компанией Lianying Laser, достиг 755 млн юаней, что соответствует доле рынка в 57,2% и прочно закрепляет за компанией статус лидера данного сектора на внутреннем рынке.