激光打標(biāo)技術(shù)是一種非接觸、無(wú)污染、無(wú)損害的新型標(biāo)記工藝,集激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)為一身,是目前激光加工技術(shù)應(yīng)用最廣泛的一項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)。激光打標(biāo)原理是利用高能量密度的激光對(duì)工件進(jìn)行局部照射,使表層材料汽化或發(fā)生顏色變化的化學(xué)反應(yīng),從而留下永久性標(biāo)記的一種打標(biāo)方法。激光打標(biāo)的過(guò)程可以分為以下步驟:

第一步:激光作用于材料表面。應(yīng)用于激光打標(biāo)領(lǐng)域的激光束通常為脈沖激光,激光在特定時(shí)間段內(nèi)輸出一個(gè)脈沖。要控制作用到材上激光光束就要控制掃描速度和掃描間距等重要參數(shù)。

第二步:材料吸收激光能量。激光光束作用到材料表面后,大部分激光能量被反射,只有少部分能量被材料吸收并轉(zhuǎn)換成熱量,激光打標(biāo)需要吸收足夠的能量來(lái)融化/汽化表面材料。

第三步:材料表面發(fā)生局部膨脹,粗糙度改變,標(biāo)記形成。當(dāng)材料在短時(shí)間內(nèi)熔化和冷卻時(shí),材料表面的粗糙度會(huì)發(fā)生變化,形成永久性標(biāo)記,標(biāo)記內(nèi)容包括編碼、標(biāo)志、圖形等。

圖表 1:激光打標(biāo)的步驟

激光打標(biāo)技術(shù)作為一種新型現(xiàn)代化加工技術(shù),相比傳統(tǒng)加工方法,激光打標(biāo)技術(shù)具有精度高、效果好,適用范圍廣,使用環(huán)保、無(wú)需耗材,速度快、效率高等優(yōu)點(diǎn)。

圖表 2:激光打標(biāo)與傳統(tǒng)加工方式對(duì)比情況

激光打標(biāo)是激光技術(shù)應(yīng)用發(fā)展最早、滲透率最高的激光設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域,激光打標(biāo)機(jī)已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于光纖通訊、激光空間遠(yuǎn)距通訊、工業(yè)加工、軍事國(guó)防安全、醫(yī)療設(shè)備儀器、大型基礎(chǔ)建設(shè)等領(lǐng)域。

二、全球激光打標(biāo)市場(chǎng)發(fā)展情況

(一)激光打標(biāo)高速發(fā)展,國(guó)外激光企業(yè)迅速崛起

激光打標(biāo)自20世紀(jì)70年代出現(xiàn)以來(lái),發(fā)展十分迅速,到1988年就占據(jù)全球工業(yè)激光應(yīng)用的29%,成為最大的工業(yè)激光應(yīng)用之一。激光打標(biāo)作為激光加工領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)之一,在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家,激光打標(biāo)技術(shù)有效地和計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)及柔性制造技術(shù)相結(jié)合,產(chǎn)生了多種自由開(kāi)發(fā)的打標(biāo)系統(tǒng),借著工業(yè)加工制造業(yè)發(fā)展的熱潮,在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了多個(gè)打標(biāo)設(shè)備生產(chǎn)商,如美國(guó)的 Control Laser Corp、德國(guó)施朗堡、意大利普瑞瑪、日本NEC 等,它們?cè)诩す獯驑?biāo)方面有多年的研發(fā)經(jīng)驗(yàn),生產(chǎn)技術(shù)和標(biāo)刻工藝趨于完善,生產(chǎn)的激光打標(biāo)機(jī)自動(dòng)化程度高、實(shí)用性強(qiáng),深受客戶信賴。

(二)激光技術(shù)日益成熟,激光打標(biāo)市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)定增長(zhǎng)

激光打標(biāo)機(jī)技術(shù)是激光技術(shù)和激光產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最早的激光設(shè)備之一,全球激光打標(biāo)龍頭——Gravotech在1995年便進(jìn)入激光打標(biāo)市場(chǎng),成立于1996年的國(guó)產(chǎn)激光設(shè)備龍頭企業(yè)——大族激光最早也是靠紐扣激光打標(biāo)機(jī)起家。隨著激光技術(shù)的逐漸成熟及全球經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展,激光打標(biāo)在材料加工、通信、醫(yī)療、儀器儀表等領(lǐng)域的需求穩(wěn)定增長(zhǎng),全球激光打標(biāo)機(jī)市場(chǎng)規(guī)模也在穩(wěn)定增長(zhǎng)。根據(jù)Research and Markets發(fā)布的數(shù)據(jù),2020年,全球激光打標(biāo)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)27億美元,2014-2020年均復(fù)合增長(zhǎng)率為5．6%。

圖表 3:全球激光打標(biāo)機(jī)市場(chǎng)規(guī)模及增速情況

三、中國(guó)激光打標(biāo)市場(chǎng)發(fā)展情況

(一)激光打標(biāo)技術(shù)日益成熟,應(yīng)用領(lǐng)域加速滲透

激光打標(biāo)是利用激光作為加工手段,在各種機(jī)械零部件、電子元器件、儀器、工具等需要做標(biāo)記的物體表面制作由數(shù)字、文字、圖案等組成的標(biāo)記。我國(guó)激光產(chǎn)業(yè)起步于20世紀(jì)60年代,到了70年代末期,激光打標(biāo)技術(shù)開(kāi)始逐漸興起。國(guó)家自“六．五”計(jì)劃起開(kāi)始支持激光加工項(xiàng)目,“七．五”末至“八．五”初期,國(guó)內(nèi)逐漸開(kāi)始出現(xiàn)激光加工系統(tǒng)的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè),到了90年代,隨著激光器與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,激光打標(biāo)技術(shù)日臻成熟,激光打標(biāo)設(shè)備不斷完善。與此同時(shí),我國(guó)也非常重視激光打標(biāo)技術(shù),將激光打標(biāo)機(jī)的研制工作列入國(guó)家產(chǎn)學(xué)研工程。

進(jìn)入21世紀(jì)后,國(guó)內(nèi)部分企業(yè)生產(chǎn)的激光打標(biāo)機(jī)已與國(guó)外產(chǎn)品不相上下,在漢字功能上甚至強(qiáng)于國(guó)外的產(chǎn)品,同時(shí)國(guó)內(nèi)的激光打標(biāo)機(jī)生產(chǎn)成本相對(duì)較低,在某些領(lǐng)域具備較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。國(guó)產(chǎn)激光打標(biāo)機(jī)已經(jīng)在汽車零部件生產(chǎn)、電子元器件生產(chǎn)、醫(yī)療儀器及器械生產(chǎn)、禮品加工等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。

(二)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,企業(yè)開(kāi)始尋求轉(zhuǎn)型升級(jí)

隨著國(guó)內(nèi)激光器技術(shù)的不斷成熟,激光器價(jià)格逐漸下滑,激光打標(biāo)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)門檻逐漸降低,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,部分企業(yè)激光打標(biāo)毛利接近5%,已經(jīng)突破正規(guī)激光打標(biāo)設(shè)備廠商10%-15%毛利的盈利下限。隨著激光打標(biāo)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈及毛利的逐漸下滑,不少激光打標(biāo)企業(yè)紛紛尋求新的發(fā)展方向,從目前的發(fā)展情況來(lái)看,激光打標(biāo)企業(yè)的轉(zhuǎn)型之路有三種模式:一是由國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)國(guó)外市場(chǎng);二是布局附加值高的

激光切割、激光焊接或激光清洗等市場(chǎng);三是放棄中低端市場(chǎng),專注垂直細(xì)分行業(yè)做定制化市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)多數(shù)設(shè)備企業(yè)會(huì)同時(shí)采取第一和第二種轉(zhuǎn)型模式,如邦德、大鵬、金威刻、飛全、昆太等都屬于這種類型企業(yè);大鵬激光、飛全激光、天弘激光等大力開(kāi)拓激光切割、焊接等市場(chǎng),銘鐳激光進(jìn)入清洗機(jī)市場(chǎng)。國(guó)外市場(chǎng)轉(zhuǎn)移和產(chǎn)品多元化經(jīng)營(yíng)成為激光打標(biāo)機(jī)企業(yè)共同的發(fā)展路徑。而正業(yè)科技、鐳射奧等企業(yè)專注于布局PCB二維碼打標(biāo)、微電子和薄膜打標(biāo)等細(xì)分市場(chǎng),走高端產(chǎn)品路線。