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2029年全球激光技术市场规模预计达到295亿美元
材料来源:激光界          

根据海外市场调研机构MarketsandMarkets称,预计2024年全球激光技术市场规模将达到 200 亿美元,到2029年将达到295亿美元,预测期内复合年增长率为 8%。

由于激光技术的多样化应用以及对医疗实践的变革性影响,医疗保健行业对激光技术的需求正在大幅增长。例如,在医疗保健领域,激光技术越来越多地应用于眼科、牙科、皮肤科和泌尿科等科室。青光眼、心脏病、静脉曲张、前列腺疾病、膝盖损伤、肿瘤、癌症和肾结石等健康问题都可以通过激光技术进行治疗。此外,激光技术还被应用于无创医疗领域,如选择性激光小梁成形术、光动力疗法、去除纹身、嫩肤、低强度激光疗法和脱毛等。由于眼部相关疾病的发病率不断上升、整容手术需求持续增加、医疗保健基础设施不断改善以及老年人口比例激增,这些因素推动了医疗激光系统的需求不断提升。医疗保健领域对基于激光的解决方案的需求激增,微型和纳米设备的产量不断增加,基于激光技术的材料加工技术的广泛使用,以及基于激光应用的不同技术的采用越来越多,例如激光雷达(LiDAR)、垂直腔面发射激光器(VCSEL)和增强现实/虚拟现实等,这些都是推动激光技术市场增长的关键因素。

又如,在航空航天工业领域,基于航空工业对零部件的加工及性能要求向来严格苛刻,由此对先进制造技术提出了更高的要求。相较于传统加工方法,激光制造技术彰显出众多优势,包括激光光斑小、能量密度高、热变形小、精度高、灵活性强、生产效率高;安全性和稳定性高;加工材料范围广;非接触性加工可实现高速、高精度 、高效加工;与数控技术结合,可实现自动化加工;可实现高温、高压、剧毒等恶劣环境下加工等。因此,能利用激光技术来实现生产和设计的灵活性,并以更低廉的价格制造更轻型的零部件。航空业中使用的多种材料,例如陶瓷、聚合物和金属等,都可以使用激光技术进行高效、高精度的加工。此外,激光加工工艺和技术在新能源/新材料、汽车制造、轨道交通、船舶制造、电气/电子/半导体、新基建等垂直行业的应用场景持续拓宽。

限制因素

激光技术市场面临部署成本高的挑战。激光系统的复杂性需要使用专用组件、尖端技术和严格的安全措施,这些都大幅增加了总体的部署费用。此外,旨在推进激光技术并确保符合安全标准的研发投资进一步导致了高昂的前期成本。激光系统需要例如二极管、光学元件、半导体材料和控制电子器件等专用组件。这些组件的制造成本通常很高,并且它们的高精度和高质量影响了激光系统的总成本。

缺乏训练有素的人员是限制激光技术市场增长的另一个因素。熟练劳动力对于操作和维护激光系统至关重要,这增加了与雇用和培训合格专业人员相关的费用。例如,准分子激光器的操作需要至少一名经过培训的人员在场,以确保操作员了解在使用激光系统期间要遵循的相关规程。缺乏训练有素的人员可能会损坏激光加工所涉及的材料并导致大量时间消耗。

机遇因素

激光器在光通信板块的日益普及将为激光技术市场创造巨大的增长机会。光通信利用光作为传输介质。相较于无线电波,激光技术比更具优势,因为光波比无线电波封装得更紧密。鉴于此,激光技术可以显著提高每秒的数据传输量,并具有稳定的信号质量。通过采用激光技术,可以开发具有更高速度和带宽、更低价格和紧凑尺寸的高效通信系统。

未来几年,激光技术预计将广泛应用于光通信板块,激光器将电能转化为光能,通过纤芯传输光信号,具有高速传输、长距离传输和低损耗等特点。激光器发出的单色、高能量密度的光束可以精确地穿过光纤,并且可以通过调制技术实现多路复用和解复用,提高光纤的传输容量。激光器制造商将专注于提高激光器的速度和减小组件的尺寸,以满足更加复杂的光通信应用的需求。

 

挑战

高功率激光器的使用带来了一些挑战。高功率激光器的特点是其输出水平在千瓦到兆瓦范围内,因此存在多种技术复杂性,需要在其设计和操作阶段仔细考量。提高激光器的可靠性和使用寿命以满足工业、医疗和航空航天应用的需求至关重要。与这些应用相关的挑战主要包括提高激光二极管的稳定性、最大限度地减少退化机制以及提高恶劣工况条件下的组件寿命。高功率固态激光器展现出强烈的热透镜效应,使得实现高光束质量更具挑战性。与非偏振输出的激光器相比,偏振输出的激光器通常会降低效率。因此,高效散热和热管理等问题需要采取额外措施来解决。此外,高功率激光器还彰显非线性效应,例如拉曼散射、布里渊散射和四波混频。

同时,高功率激光光束的传输和控制方面的挑战则需要强大的系统来确保光束稳定性和指向精度,以及远距离的焦点控制。

终端用户

全球激光技术市场可分为研究、医疗、汽车、国防、航空航天、工业、电子和半导体、商业和电信等终端用户。由于汽车制造商越来越多地利用激光切割来制造无差错的高质量产品,汽车行业占据了激光技术市场的最大份额。

激光可以精确切割许多不同类型的材料(金属、非金属、铝材等;平面切割、异型切割等),无需返工。如今,制造业迫切需要减少人工成本,并使用配置了激光切割功能的数控机床推动金属切削的过程自动化,由此提高切割精度并降低材料浪费,这向来是激光切割市场增长的驱动因素之一。同时,高端装备、汽车、航天航空、消费电子、新基建、海洋装备、新能源、轨道交通、石油化工、生物医疗、国防等终端用户行业的快速扩张,极大推动了对激光切割技术的诉求,进而推动了激光切割市场的增长,尤其是光纤激光切割机和数控激光切割机等产品。

激光技术市场的最新趋势

激光技术在智能制造和绿色制造中的优势不断突显,面对新能源、新材料、信息显示、医疗等产业激增的需求,高端激光智能制造装备迎来了绝佳的发展机遇。智能工厂解决方案的实施和投资不断增加,预计将推动全球激光技术市场的增长。智能工厂解决方案和工业4.0的出现,使制造业的效率提高、产量增加、成本效益提升、质量改善,以及生产能力增强。另外,激光技术在成本、性能和可靠性等方面的持续改善将有助于降低激光器的单位成本,从而推动其成为智能制造浪潮中更普遍的加工利器,通过激光技术显著提高的生产一致性和产能、更好的加工品质、柔性制造能力以及更低的运行成本等优势持续取代机械切割、水射流切割等传统工艺。

在工业4.0概念中,激光技术将在不同的机械应用中发挥至关重要的作用。此外,大多数基于激光的工业4.0应用将采用一系列先进技术,如机器学习、网络物理系统、认知计算、云计算、人工智能和物联网。

文章来源:激光界

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