激光打標(biāo)技術(shù)是一種非接觸、無污染、無損害的新型標(biāo)記工藝,集激光技術(shù)、計算機技術(shù)和機電一體化技術(shù)為一身,是目前激光加工技術(shù)應(yīng)用最廣泛的一項先進制造技術(shù)。激光打標(biāo)原理是利用高能量密度的激光對工件進行局部照射,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,激光在特定時間段內(nèi)輸出一個脈沖。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)材料在短時間內(nèi)熔化和冷卻時,材料表面的粗糙度會發(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、無需耗材,速度快、效率高等優(yōu)點。
圖表 2:激光打標(biāo)與傳統(tǒng)加工方式對比情況
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)機已經(jīng)被廣泛運用于光纖通訊、激光空間遠(yuǎn)距通訊、工業(yè)加工、軍事國防安全、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)市場發(fā)展情況
(一)激光打標(biāo)高速發(fā)展,國外激光企業(yè)迅速崛起
激光打標(biāo)自20世紀(jì)70年代出現(xiàn)以來,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)國家,激光打標(biāo)技術(shù)有效地和計算機數(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)了多個打標(biāo)設(shè)備生產(chǎn)商,如美國的 Control Laser Corp、德國施朗堡、意大利普瑞瑪、日本NEC 等,它們在激光打標(biāo)方面有多年的研發(fā)經(jīng)驗,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)機自動化程度高、實用性強,深受客戶信賴。
(二)激光技術(shù)日益成熟,激光打標(biāo)市場規(guī)模穩(wěn)定增長
激光打標(biāo)機技術(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年便進入激光打標(biāo)市場,成立于1996年的國產(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)機起家。隨著激光技術(shù)的逐漸成熟及全球經(jīng)濟的穩(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,全球激光打標(biāo)機市場規(guī)模也在穩(wěn)定增長。根據(jù)Research and Markets發(fā)布的數(shù)據(jù),2020年,全球激光打標(biāo)市場規(guī)模達(dá)27億美元,2014-2020年均復(fù)合增長率為5．6%。
圖表 3:全球激光打標(biāo)機市場規(guī)模及增速情況
三、中國激光打標(biāo)市場發(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)開始逐漸興起。國家自“六．五”計劃起開始支持激光加工項目,“七．五”末至“八．五”初期,國內(nèi)逐漸開始出現(xiàn)激光加工系統(tǒng)的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè),到了90年代,隨著激光器與計算機技術(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,我國也非常重視激光打標(biāo)技術(shù),將激光打標(biāo)機的研制工作列入國家產(chǎn)學(xué)研工程。
進入21世紀(jì)后,國內(nèi)部分企業(yè)生產(chǎn)的激光打標(biāo)機已與國外產(chǎn)品不相上下,在漢字功能上甚至強于國外的產(chǎn)品,同時國內(nèi)的激光打標(biāo)機生產(chǎn)成本相對較低,在某些領(lǐng)域具備較強的競爭力。國產(chǎn)激光打標(biāo)機已經(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)競爭日趨激烈,企業(yè)開始尋求轉(zhuǎn)型升級
隨著國內(nèi)激光器技術(shù)的不斷成熟,激光器價格逐漸下滑,激光打標(biāo)市場競爭門檻逐漸降低,國內(nèi)市場競爭日趨激烈,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)市場競爭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)展情況來看,激光打標(biāo)企業(yè)的轉(zhuǎn)型之路有三種模式:一是由國內(nèi)轉(zhuǎn)國外市場;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;三是放棄中低端市場,專注垂直細(xì)分行業(yè)做定制化市場。國內(nèi)多數(shù)設(shè)備企業(yè)會同時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、天弘激光等大力開拓激光切割、焊接等市場,銘鐳激光進入清洗機市場。國外市場轉(zhuǎn)移和產(chǎn)品多元化經(jīng)營成為激光打標(biāo)機企業(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,走高端產(chǎn)品路線。
圖表 4:國內(nèi)激光打標(biāo)企業(yè)轉(zhuǎn)型之路
