【正文】 從中小功率激光器的發(fā)展歷程來看，主要經(jīng)歷兩個階段：80年代以前，激光器的發(fā)展受技術(shù)和激光發(fā)射介質(zhì)的影響，逐漸開始應(yīng)用于一些行業(yè)，但應(yīng)用范圍不廣。大功率激光加工設(shè)備主要運用于石油礦產(chǎn)、航天航空、汽車制造等金屬加工行業(yè)，由于其毛利較大，國內(nèi)外著名激光公司的產(chǎn)品主要集中在該市場。二、 全球中小功率激光加工設(shè)備行業(yè)發(fā)展歷程與趨勢發(fā)展歷程激光加工設(shè)備按照激光輸出功率分類，可分為大功率激光加工設(shè)備和中小功率激光加工設(shè)備。這些大型企業(yè)的形成，一方面推動了激光應(yīng)用技術(shù)與產(chǎn)業(yè)走向新的發(fā)展階段，另一方面也表明這些廠商正在謀求對激光技術(shù)前沿的壟斷。美國相干公司（Coherent）在2001年初將醫(yī)療激光集團(tuán)出售給以色列ESC/Sharplan公司后，購買了幾家從事工業(yè)激光產(chǎn)品制造的公司，專著于工業(yè)激光領(lǐng)域的技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)。中國已經(jīng)成為全球研發(fā)投入第三大國，僅僅次于美國和歐洲。以中國為例，根據(jù)《Ramp。西門子公司在一條流水線上就采用400多臺激光設(shè)備。美國是最早將高功率激光器引入汽車工業(yè)的國家，在激光醫(yī)療及激光檢測方面也占世界首位，德國在激光材料加工設(shè)備方面走在世界前列。德國IPG公司開發(fā)了目前全球最為先進(jìn)的光纖激光器制造技術(shù)，技術(shù)應(yīng)用廣泛滲透到重金屬切割、銅焊、熔覆以及焊接等核心領(lǐng)域。國際知名公司也都將先進(jìn)的激光技術(shù)作為研發(fā)的重點，并投入巨大資金，力求在技術(shù)上掌握全球競爭的主動權(quán)。（2）產(chǎn)業(yè)的競爭焦點是研發(fā)核心技術(shù)各國積極出臺相關(guān)政策，建立國家級激光工程中心，廣泛開展激光工程應(yīng)用研究。 發(fā)展特點 （1）發(fā)達(dá)國家實力強大激光加工設(shè)備是集多種高技術(shù)于一體的高科技產(chǎn)品，幾乎存在于所有工業(yè)部門，體現(xiàn)著一個國家的生產(chǎn)加工能力、裝備水平和競爭能力，因此激光加工設(shè)備制造行業(yè)是當(dāng)今各個國家最為關(guān)注和發(fā)展最為迅速的行業(yè)之一。據(jù)《工業(yè)激光解決方案》(ILS)統(tǒng)計，從2001年到2008年的復(fù)合增長率達(dá)到13%。激光已經(jīng)成為先進(jìn)制造技術(shù)和升級改造傳統(tǒng)工業(yè)的重要手段，激光加工系統(tǒng)與計算機(jī)數(shù)控技術(shù)相結(jié)合可構(gòu)成高效自動化加工設(shè)備，已成為企業(yè)實行適時生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，為優(yōu)質(zhì)、高效和低成本的加工生產(chǎn)提供了新的手段，因此激光加工設(shè)備制造行業(yè)是激光產(chǎn)業(yè)中最有發(fā)展前途的行業(yè)之一。1962年世界第一臺半導(dǎo)體激光器制成。1960 年，梅曼用紅寶石制成第一臺可見光的激光器。 第四章 全球中小功率激光加工設(shè)備行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 第一節(jié) 全球中小功率激光加工設(shè)備行業(yè)發(fā)展歷程與發(fā)展趨勢一、 全球激光加工設(shè)備行業(yè)發(fā)展歷程與趨勢發(fā)展歷程激光是二十世紀(jì)與原子能、半導(dǎo)體及計算機(jī)齊名的四項重大發(fā)明之一。應(yīng)用激光焊接的主要領(lǐng)域有：變壓器、電感器、連接器、端子、光纖連接器、傳感器、變壓器、開關(guān)、手機(jī)電池、微電子元件、集成電路引線等。電子、IC、電氣行業(yè)由于激光加工屬于非接觸性加工方式，所以不產(chǎn)生機(jī)械擠壓或機(jī)械應(yīng)力，因此特別符合電子行業(yè)的加工要求，例如在各種芯片表面進(jìn)行信息標(biāo)記，由于激光聚焦光束極細(xì)，即使芯片或元器件非常小，激光也可以在其表面打出清晰的標(biāo)記，無論在激光標(biāo)識、激光切割、激光焊接、調(diào)值等多領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用。該技術(shù)已經(jīng)在全國很多地方實際應(yīng)用，假冒偽造問題得到極大遏制。且由于是在氧化（電泳、噴漆）工序前做，極大的增加了假冒偽造技術(shù)難度。鋁型材防偽＋防串貨技術(shù) 針對目前鋁型材行業(yè)假冒偽造、經(jīng)銷商間互相竄貨嚴(yán)重的問題，可開發(fā)了激光打標(biāo)在鋁型材行業(yè)的應(yīng)用技術(shù)。 （7）鎳合金鎳基合金也稱超級合金，品種很多。為穩(wěn)妥起見，采用空氣作為輔助氣體比較好，以確保切割質(zhì)量。黃銅（銅合金）使用較高激光功率，輔助氣體采用空氣或氧，可以對較薄的板材進(jìn)行切割。對某些鋁合金來說，要注意預(yù)防切縫表面晶間微裂縫產(chǎn)生。不過，對于含鎢的高速工具鋼和熱模鋼，激光切割時會有熔蝕和粘渣現(xiàn)象發(fā)生。 （3）合金鋼 大多數(shù)合金結(jié)構(gòu)鋼和合金工具鋼都能用激光切割方法獲得良好的切邊質(zhì)量。 （2）不銹鋼 激光切割對利用不銹鋼薄板作為主構(gòu)件的制造業(yè)來說是個有效的加工工具。處于熔融態(tài)的大多數(shù)金屬的吸收率急劇上升，一般可提高60%80%。 金屬材料的激光切割 雖然幾乎所有的金屬材料在室溫對紅外波能量有很高的反射率。激光熱處理中心可以完成這些工作，并以最快的速度發(fā)展其應(yīng)用。激光熱處理在汽車行業(yè)應(yīng)用極為廣泛，在許多汽車關(guān)鍵件上，如:缸體、缸套、曲軸、凸輪軸、排氣閥、閥座、搖臂、鋁活塞環(huán)槽等幾乎都可以采用激光熱處理。激光熱處理激光熱處理是利用高功率密度的激光束對金屬進(jìn)行表面處理的方法，它可以對材料實現(xiàn)相變硬化（或稱做表面淬火、表面非晶化、表面重熔粹火）、表面合金化等表面改性處理，產(chǎn)生用其它表面淬火達(dá)不到的表面成分、組織、性能的改變。激光打標(biāo)兼容了激光切割、雕刻的各種優(yōu)點，可在金屬及有機(jī)聚合物薄片上精密加工，加工尺寸小的復(fù)雜圖案。伴隨著行業(yè)的成熟和市場需求標(biāo)準(zhǔn)的提高，激光雕刻機(jī)的激光內(nèi)雕技術(shù)必然由無色向彩色工藝發(fā)展。 除了傳統(tǒng)的激光內(nèi)調(diào)，彩色內(nèi)雕能使水晶玻璃內(nèi)雕作品在色彩上變得更為豐富，是未來的發(fā)展趨勢。 激光內(nèi)雕機(jī)是將激光技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)結(jié)合起來的高新一體化新型激光外設(shè)加工設(shè)備，它采用高性能的激光和數(shù)控技術(shù)，通過自主研制的光學(xué)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和計算機(jī)軟件，在水晶、玻璃內(nèi)實現(xiàn)三維動態(tài)精密激光雕刻，解決了雕刻速度慢、系統(tǒng)工作不穩(wěn)定、丟激光點，對圖像和文字處理軟件功能不全、使用計算機(jī)接口控制卡、激光爆炸點不均勻、自動控制裝置不盡完善、設(shè)備性價比低等問題。內(nèi)雕技術(shù)采用激光內(nèi)雕技術(shù)，能將平面或立體的圖案“雕刻”在水晶玻璃的內(nèi)部，作出造型各異、璀璨奪目、晶瑩剔透的藝術(shù)品。長遠(yuǎn)來說，激光引致的分離技術(shù)將在許多玻璃的切割應(yīng)用中取代機(jī)械法。并且，激光引致的分離過程產(chǎn)生高強度、自然回火的邊緣，沒有微小裂痕。 與傳統(tǒng)的機(jī)械切割法相比，激光切割有幾個重要的優(yōu)點。選擇合適的移動速度，保證既有足夠的激光熱量在玻璃上形成局部的應(yīng)力紋樣分布（設(shè)定的切割線），同時又不會將玻璃融化。平均輸出功率為150W的CO2 激光器能通過聚焦光路在玻璃表面形成橢圓型的聚焦點，橢圓的聚焦點保證了激光能量在切割線兩側(cè)的均勻的和最優(yōu)化的分布。各種不同的代碼，不論其長短、寬窄、動態(tài)還是靜態(tài)、圖形還是文字，激光打碼都能在不同大小的包裝上實現(xiàn)，打印的代碼也可以有不同的方向，可以使用不同的語種，可以用實線或者虛線。激光打碼系統(tǒng)的配件，工具和技術(shù)使得它能夠以最短的時間完成打碼過程。激光技術(shù)為制造商提供了成本低、效率高的打碼和打標(biāo)方法。 在對產(chǎn)品和包裝好的消費品進(jìn)行打碼和標(biāo)記時，通常使用噴墨，轉(zhuǎn)印，貼標(biāo)簽的方法來得到代碼或者標(biāo)記。把產(chǎn)品的商標(biāo)、標(biāo)志圖、條形碼、或者其他標(biāo)記印在產(chǎn)品包裝上，這對于包裝行業(yè)來說是非常重要的。雕刻切割主要是針對既要圖形效果又要模型效果，在廣告行業(yè)主要適用干路牌、標(biāo)牌、指示牌、像集等指示性標(biāo)志和工藝品。切割主要適用于木板、雙色板、有機(jī)玻璃、彩色紙等材料的加工，制作水晶字、立體商標(biāo)等。雕刻主要是在物體的表面進(jìn)行，通過圖形處理軟件與激光加工設(shè)備軟件系統(tǒng)的配合工作，雕刻機(jī)就可根據(jù)預(yù)置的圖形文件產(chǎn)生的點陣效果進(jìn)行雕刻。隨著光、機(jī)電、材料、計算機(jī)、控制技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)逐步成為一項新的加工技術(shù)。與傳統(tǒng)的機(jī)械加工相比，激光加工具有加工對象廣、變形小、精度高、節(jié)省能源、公害小、非接觸式遠(yuǎn)距離加工、自動化加工等顯著優(yōu)點。西班牙、意大利和韓國等國家大量采用此技術(shù)，收到了很好的經(jīng)濟(jì)效益。目前在一些新中國古典家具中也得到了應(yīng)用。因此，激光切割機(jī)切割的圖案無比精確、高效，再通過拼圖、粘貼、打磨、噴漆等工序可以在家具表面上制造出精美的圖案。而切割主要應(yīng)用于木皮的切割，可以在彩色和紋路的木皮進(jìn)行鑲嵌工藝，制作出精美多樣化的家具圖案。切割和雕刻全部過程是由計算機(jī)自動控制完成的。這類激光切割機(jī)體積小、用電省，便于配合大小不同的工作平臺、可對木料、密度板、皮革和亞克力等非金屬材質(zhì)進(jìn)行切割雕刻。下料、切割和雕花是激光加工設(shè)備在本行業(yè)的主要工作方式，具有加工效率高、切割邊緣平滑整齊、精度高、穩(wěn)定性好等特點，并可實現(xiàn)邊設(shè)計邊出圖。憑借這些優(yōu)勢，激光雕刻迎合了國際服裝加工的新潮流。利用激光雕刻技術(shù)，將激光設(shè)備連接激光雕刻軟件，就可實現(xiàn)圖稿輸入、自動雕刻作業(yè)。激光的優(yōu)勢在于可以在各種皮革面料上快速雕刻和鏤空出各式圖案，操作方面靈活，而且不會使皮革表面產(chǎn)生任何形變，以體現(xiàn)出皮革本身的顏色與質(zhì)感。總之，激光憑著光斑精細(xì)、高能熱切以及無接觸式的加工方式等特點，在各種物料的切割加工中，有著無可比擬的優(yōu)勢，大有取代傳統(tǒng)刀具切割之勢，越來越多的行業(yè)和廠家正利用這一高新切割技術(shù)生產(chǎn)高品質(zhì)產(chǎn)品，并為企業(yè)帶來了豐厚利潤。 激光設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)能根據(jù)專業(yè)需求定制不同幅面、不同激光功率、不同收送料輔助要求的各類裁床，滿足客戶端個性化需求。 激光熱切加工方式，能確保裁切后的面料切口平滑無須邊、飛邊等現(xiàn)象，極適合種面料加工。 光刀精細(xì)“鋒利”、損耗低，適合各種圖形的精確裁切；激光裁床特點除了價格上的優(yōu)勢，在加工工藝上激光裁床還有以下特點：目前，在工業(yè)面料的裁剪方面，主流的裁剪設(shè)備是電腦裁床，而電腦裁床一般容易產(chǎn)生物料切口須邊、鋸齒等問題，最終影響產(chǎn)品質(zhì)量，更為重要的是，其價格相當(dāng)昂貴，即使是國產(chǎn)設(shè)備，價格都在100萬元以上，國際知名品牌力克、格柏等品牌，價格更是高達(dá)50萬美元以上，對于一般企業(yè)而言，成本壓力巨大。隨著近年來轎車制造工業(yè)蓬勃發(fā)展，對非織造布等工業(yè)面料的需求量也是日益攀升。膜結(jié)構(gòu)材料是建筑結(jié)構(gòu)中最新發(fā)展起來的一種形式，由于其具備采光性好、輕巧美觀、易于定型、自重輕等優(yōu)點，近年來在體育場、游泳館、展覽廳、露天劇院、大型廠房、廣場等眾多建筑物領(lǐng)域得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。柔性復(fù)合材料的增強結(jié)構(gòu)以機(jī)織物和經(jīng)編雙軸向織物為主，與傳統(tǒng)的機(jī)織織物相比，經(jīng)編雙軸向織物不僅生產(chǎn)率高，而且其織物具有更優(yōu)良的物理機(jī)械性能及更廣泛的市場應(yīng)用。 按最終用途分類（例如，土工織物、醫(yī)療用紡織品、造紙用織物）隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和新材料的開發(fā)，新型的產(chǎn)業(yè)用紡織復(fù)合材料的應(yīng)用層出不窮并以日得到了廣泛運用，發(fā)展前景廣闊。 按加工方式和（或）生產(chǎn)技術(shù)分類（例如，非織造產(chǎn)業(yè)用紡織品）二、 產(chǎn)業(yè)用紡織品行業(yè)行業(yè)特點產(chǎn)業(yè)用紡織品可按以下幾種方法分類：現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)已有企業(yè)成功開發(fā)出自動識別尋邊切割系統(tǒng)，能夠依據(jù)所織商標(biāo)圖形的邊緣，自動生成切割路徑，并準(zhǔn)確地利用激光沿邊切割?，F(xiàn)有的自動視覺追蹤切割系統(tǒng)在傳統(tǒng)的人工對位切割的基礎(chǔ)上前進(jìn)了一大步，能夠分局對位點來自動定位切割。商標(biāo)激光打標(biāo)長期以來，商標(biāo)的切邊、刺繡圖案的切邊以及刺繡圖案中的打孔拼花都存在一個對位問題。具體表現(xiàn)在加工面料范圍廣泛、切口平滑無飛邊、自動收口、無變形、圖形可通過計算機(jī)隨意設(shè)計和輸出、無需刀模等等。異性圖形依靠人工手剪，更是容易散邊，產(chǎn)生廢品，所以急需有一種先進(jìn)的加工方式來取代這兩種舊的加工方式。在傳統(tǒng)的加工工藝中，繡前切割采用的刀模加工方式的缺陷在于，容易產(chǎn)生織物須邊，且加工精度受刀模限制，異性圖形難以加工，刀模的制作周期長，成本高，因此制約了貼布繡花的發(fā)展。不論從生產(chǎn)成本、效率以及洗水品質(zhì)，高新技術(shù)(激光加工)取代傳統(tǒng)水洗工藝已是必然趨勢。而且激光洗水成本呈下降趨勢，而傳統(tǒng)用水加工洗水成本呈上升趨勢。一般月生產(chǎn)65萬件牛仔服的激光水洗廠用工不超過50人，而同樣規(guī)模的傳統(tǒng)水洗廠用工不低于200人。在節(jié)省生命之源水資源的同時，也節(jié)省了大量的人力資源。洗水是發(fā)達(dá)國家在上世紀(jì)70、80年代應(yīng)用的方法，目前早已被激光加工所淘汰。傳統(tǒng)布料洗水除耗用大量的水資源外，還需要加溫，添加膨化劑、柔軟劑、酵素酶以及堿性氧化助劑。這時光束輸入的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過被材料反射、傳導(dǎo)或擴(kuò)散的部分，材料很快加熱至汽化程度，從而在各種牛仔面料上制作出不會褪色的影像圖案、漸變花形、貓須磨砂等效果，為牛仔時尚增添了新的靚點。牛仔影像激光噴花牛仔噴花激光加工是一項新興的、有豐厚加工利潤和市場空間的加工項目，激光切割機(jī)是用聚焦而成的高能量激光束將工件熔化或汽化，并用輔助氣體將熔化或氧化物吹出而形成切口。如果結(jié)合鏤空工藝更是畫龍點睛，相得益彰。成衣激光繡花超過三分之二的紡織服裝面料可利用激光來制作各種數(shù)碼圖案。除此之外，對中小服裝企業(yè)更為重要的一點是，可以對服裝進(jìn)行抄版，這樣一方面減少了企業(yè)設(shè)計成本和設(shè)計周期，直接獵取潮流樣式，另一方面，增強了企業(yè)的創(chuàng)新能力，有利于增加產(chǎn)品附加值，提高生產(chǎn)效率和利潤水平，進(jìn)而提高企業(yè)競爭力。這無疑為激光裁床奠定了良好的市場需求。激光加工作為一種全新的加工方法，以其加工精確、快捷、操作簡單、自動化程度高等優(yōu)點，在皮革、紡織服裝行業(yè)內(nèi)逐漸得到廣泛的應(yīng)用。所以，行業(yè)內(nèi)企業(yè)必須以技術(shù)進(jìn)步為核心，不斷推出符合客戶需求的新產(chǎn)品，才能保證長期的盈利。激光技術(shù)的出現(xiàn)，改變了這些行業(yè)的低效率、低附加值、低技術(shù)含量的傳統(tǒng)加工生產(chǎn)模式，給這些行業(yè)帶來了前所未有的希望與活力。第三節(jié) 與下游行業(yè)的關(guān)聯(lián)性及下游行業(yè)發(fā)展對本行業(yè)及其發(fā)展前景的影響由于激光具有單色性好，可以在一個狹小的方向內(nèi)集中高能量，產(chǎn)生光束的熱擴(kuò)散區(qū)小等特性，而使其廣泛應(yīng)用于工業(yè)加工的各個領(lǐng)域。此外，如果激光設(shè)備生產(chǎn)商本身具有軟件開發(fā)能力，就可以實現(xiàn)對客戶的定制化研發(fā)，大大改善服務(wù)水平。然而，軟件系統(tǒng)恰恰是整臺激光設(shè)備與終端用戶打交道最多的組成部分之一。四、 軟件系統(tǒng)激光加工設(shè)備的軟件系統(tǒng)主要完成圖形編輯、排版、控制等功能，既是終端用戶對整個激光加工設(shè)備進(jìn)行操作與指令控制的接口和橋梁，又通過一定的算法和程序指令來控制整臺激光設(shè)備按照終端用戶的要求正常工作。而北京、上海以環(huán)渤海灣和長三角的特殊地理區(qū)位優(yōu)勢，也推動了激光產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展；而在珠三角的核心域——廣東，也發(fā)展起許多中小規(guī)模激光企業(yè)；另外，在西部的成都、西安等地，憑借科研院所的研發(fā)實力，逐漸將技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，也陸陸續(xù)續(xù)產(chǎn)生不少激光企業(yè)。 中國目前使用的固體激光器和高功率的CO2激光器，主要是依賴于國外進(jìn)口。作為激光加工設(shè)備的核心部件，激光器的研發(fā)與生產(chǎn)影響著中小功率激光加工設(shè)備的應(yīng)用廣度和數(shù)量，而中小功率激光加工設(shè)備的使用也會對激光管的發(fā)展起一定的反饋作用。圖表 14 固體激光器的基本結(jié)構(gòu)示