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江苏激光产业迈入高速发展新时期
发布时间:2019-11-06    来源:统计整理   阅读次数:1138 分享到:

江苏是长三角产业集群的重要组成部分,激光产业链已经完善,有着一批高科技术企业引领地区的激光产业发展。近年来,江苏激光产业迎来高速发展时刻。2019年,江苏的激光纯装备产值预计将达到200亿元,位列全国第三,市场占比为18%,与去年相比增长幅度为27%。江苏已成为继广东、湖北之后全国第三个激光产业聚集地和中国最大的两个运用市场之一,引领华东地区激光产业持续发展。

江苏目前的激光产业主要分布于苏州、南京、无锡、常州等地,领军企业有南京的辉锐光电、亚威机床,苏州的天弘激光、迅镭激光、亨通光纤、华辰光电、中科院苏州纳米所、长光华芯,镇江的中科四象,泰州的江苏华芯,常州的江苏天元等企业。在激光金属3D打印,激光熔覆及强化,光线传感器,VCSEL芯片等领域等先进激光产业都有比较先进的技术水平。

打造完善产业链,助力江苏制造业转型升级

受益于江苏的经济体量和制造业基础,作为制造业提档升级关键支撑产业之一,江苏的激光产业已经拥有从激光芯片、激光器、激光装备到应用激光企业等相对完善的产业链。

在3D打印领域,苏州天弘激光和南京辉锐光电均具有比较高的技术水平,而在金属3D打印之外,这两家企业在激光熔覆方面也有比较高的市场占有率。与传统火焰淬火相比,通过3D激光熔覆的产品淬火层硬度高、边缘陡、软带区域小、表面熔融纹路小、变形小,是国内众多大型汽车模具行业模具淬火强化的优选装备,对传统制造业的加工工艺提升和创新具有很大的帮助。特别是高功率激光器在材料表面处理和改性中的应用,大大提升了我国热处理技术水平和工业零部件的耐磨、耐腐蚀水平。

除了传统的激光熔覆,辉锐光电最新研发成熟的超高速激光熔覆技术,效率比传统熔覆高出两个数量级。成功应用于电力、轨交、石化、冶金等行业,也用事实证明了中国激光技术已可比肩世界水平。保守计算,这种新工艺就可以拥有20亿欧元的年市场容量。

另外值得一提的是,辉锐光电中科四象一样还有激光清洗业务,与增材制造技术原理不同,激光清洗是把高能量密度的光束打在待清洗物体表面的较小区域,利用基底材料与附着物对激光吸收能力的差异,使物体表面“藏污纳垢”的附着物或涂层瞬间“蒸发”或剥离。可部分取代化学清洗、干冰清洗、超声波清洗、机械打磨等传统清洗方式,市场规模稳步增长,潜力较大,但目前规模较小,估计2019年国内总市场规模不超过5亿元。

垂直腔面发射激光器(VCSEL)是一项久经验证但直到最近才被挖掘的利基技术,由于智能手机及其它移动设备中引入的3D人脸识别应用,而突然变得非常热门。而且目前业界认为,采用VCSEL阵列的激光雷达(LiDAR)将是自动驾驶所必需的关键技术。此外,VCSEL已经在服务器集群中用于机架到机架的通信。

江苏华芯成立于2015年底,是国内最早能够自主完成VCSEL和蓝光半导体激光器芯片外延及芯片工艺制造,并实现量产的公司。2017年11月,10G VCSEL芯片量产并批量出货。2018年3月,940nm 100mW VCSEL产品定型。目前年产能为5000万颗单管光通讯VCSEL芯片、2500万颗VCSEL面列阵芯片、500万颗蓝光芯片。预计到2018年底,将形成5000万颗3D传感VCSEL芯片的年产能。

除了3D打印之外,激光产业的另外一个应用是光纤传感器。在这个时代里,已经不需要详述传感器的重要性,随着万物互联的发展,传感器越来越朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。在这一过程中,光纤传感器逐渐受到了市场的青睐。在机械、电子仪器仪表、航天航空、石油、化工、食品安全等领域的生产过程自动控制、在线检测、故障诊断等方面,得到了发展和推广。从2012年到2017年间,全球光纤传感器(包括点分式和分布式)消费值的平均年增幅高达20.3%。

全球光纤传感技术发展始于1977年,美国光纤传感器研究起步早,光纤传感技术在世界上最为先进,代表着全球最大的光纤传感器区域市场。而近年来,中国成为亚太地区最主要的光纤传感产品应用市场。就光纤传感技术而言,中国学者所取得的成就已经很接近世界先进水平,差距在不断缩小中。过去几年,包括南京大学,无锡联河,珠海光辰在内,许多学校和企业都拥有了全套的光纤传感解调方案。以往光纤传感系统里比较前沿的OFDR,BOTDR也有江苏昂德,暨南大学等国内机构可以开发。


激光的前沿应用,不止上述所说几种,一直到现在,激光技术仍然在与其它学科结合,不断拓展激光化学、激光医疗等新兴应用领域,尤其是发展精密和微细加工技术,在电子、半导体、通讯、光存储、微机械制造、生物、环境等行业进一步推广和应用的激光高精密加工技术,正在为传统加工方式创造前所未有的可能性。

在中国四大产业集群中,江苏可以说见证了中国激光产业从无到有、从弱到强的整个历程,是中国激光产业发展的缩影。尽管还有应用研究落后,高端人才不足,配套产业链滞后等问题,但是相信这些问题都会随着产业的发展逐渐改善。在未来的发展中,江苏激光产业的自动化、集成化和智能化水平持续提高,最终引领中国进入“光智造”时代。


天弘激光在激光领域深耕多年。该公司生产的“激光3D加工系统”在3D激光熔覆及强化业内具有较高的市场占有率和技术优势,且拥有多项专利。与传统火焰淬火相比,通过3D激光熔覆的产品淬火层硬度高、边缘陡、软带区域小、表面熔融纹路小、变形小,是国内众多大型汽车模具行业模具淬火强化的优选装备。公司董事长金朝龙告诉记者,激光装备由于其非接触、无磨损、速度快、可柔性集成加工等特点,对传统制造业的加工工艺提升和创新具有很大的帮助。特别是高功率激光器在材料表面处理和改性中的应用,大大提升了我国热处理技术水平和工业零部件的耐磨、耐腐蚀水平。

“在制造业转型升级的今天,制造工艺要求越来越高,激光可以取得比传统工艺更好的加工效果;同时越来越多新型特殊材料的应用,使得激光在很多时候都是唯一的选择。”德龙激光副总裁袁凌表示,德龙激光推出的半导体材料激光加工设备(如碳化硅、砷化镓等新型半导体材料),实现了半导体激光加工装备国产化的突破,相对来说更节约成本。

科技赋能“走出去”,自主创新才是“硬道理”

今年9月1日,江苏亚威艾欧斯激光科技有限公司成为与江苏自贸区苏州片区首批签约并领取营业执照的企业之一。

两个月前,主要从事金属材料激光加工设备的亚威股份携手韩国LIS公司全面开展精密激光加工设备业务战略合作,进军新的激光应用领域,加速开拓中国高端激光应用设备市场。亚威股份钣金激光装备事业部销售公司副总经理陈凯表示,亚威股份通过合资合作实现精密激光加工领域的技术交流、引进和吸收,将提升在高端激光加工设备的研制和生产水平,迈进更加精密的OLED显示面板、太阳能电池、汽车用锂电等激光前沿应用领域。

江苏自贸区苏州片区合资公司的成立,也意味着亚威获得更加开放的国际合作的主动权,未来将有助于提高相关设备国产化率,实现相关制程设备的自主可控。

通过投资、并购等方式拓展新业务,已经成为江苏激光产业探索发展的新模式。技术的“引进来”与“走出去”很关键,通过科技赋能、自主创新,产业发展内涵更加过硬。

5G时代,江苏激光产业积极探索创新、自主研发,运用数字化、工业互联网技术,在全生命周期给激光产业增添了更多科技元素。

光纤激光器是新一代固体激光器的一种。激光光纤在特种光纤领域则是技术研发的前沿。近年来,亨通光纤推出了一系列激光光纤产品。公司总经理陈伟表示,创新是亨通光纤发展的原动力。自主技术攻关和原始性创新是保持产品技术领先优势的密码。“亨通在研发方面投入的经费逐年增加,研发费用已经占到销售额的5%。未来还将加大研发投入,将公司的技术和产品提升到新的高度。”

岗春激光科技有限公司是一家激光器上游生产激光头的企业。该公司生产的智能激光头可通过手机扫码获取技术使用参数与售后服务,安装app可进行远程监控,通过各种传感器实时监控激光头内部运行情况。数字化的智能激光头为企业招揽了众多客户。总经理蒋修青认为,在国产激光头竞争日趋白热化的时代,企业在重视质量的同时,更要为研发付出智慧。

打破发展瓶颈,企业抱团发展提升整体实力

在江苏激光产业发展欣欣向荣的背后,依旧存在着一系列发展瓶颈。打破发展瓶颈,是目前江苏激光产业需要面对的问题。

苏州姑苏区科技镇长团团长、苏州姑苏区副区长、江苏师范大学交叉应用研究院副院长陈浩认为:“与广东、湖北相比,江苏的激光产业存在着缺乏具有代表性的龙头企业、产业整体协同相对较弱、产学研转化能力不足等问题。”

金朝龙对此深有同感:“面对中高功率激光器市场的瓶颈,中国企业应对超快激光器的研发,要继续加大投入,且要与高校及科研机构深度合作。”

研究成果如何转化为技术,是产业内一直面临的问题。2013年南京先进激光技术研究院成立运营(2015年加盟江苏省产业技术研究院),旨在跨越激光产业从研究成果到企业技术转化的“死亡之谷”。研究院常务副院长周军解释了跨越“死亡之谷”的一系列程序:“研究院拥有人才、技术、设备、平台等条件。引进大学和科研院所有市场前景的最新研究成果后,研究院结合市场需求,进行二次开发,研究院的市场人员、工程研发人员将学术语言转化为工程师语言,让最新的科研成果成为企业看得见、摸得着的产品。”目前,南京先进激光技术研究院拥有49家孵化企业,其中8家为高新技术企业,2家为南京市“独角兽”培育企业。近几年,研究院为企业提供技术服务年收入3000万元左右,帮助企业解决实际问题,推动了转型发展。

企业抱团发展,加强同行之间的交流合作,提升整体实力,同样能够增强市场竞争的能力。

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