لحام بالليزر: تكنولوجيا تصنيع أساسية في صناعة الطاقة الجديدة

الطلب القوي على معدات لحام الليزر مدفوع بسوق بطارية الطاقة المزدهرة.

الليزر لحام في منتصف التيار من الصناعة، وآفاق نموها هي أفضل من تلك من قطع ووضع علامات لجهاز لحام ليزر،التي تقع في منتصف السلسلة الصناعية.

يتضمن التيار العلوي من سلسلة صناعة الليزر المواد البصرية والمكونات والمعدات البصرية والأجزاء الميكانيكية. يتكون التيار الأوسط من الليزر ومعدات الليزر.الليزر هي المكونات الأساسية لمعدات الليزروتشمل قطاعات التداول التالية أساسًا بطاريات الليثيوم والشرائح شبه الموصلة والطاقة الضوئيةوالإلكترونيات الاستهلاكية.

يحتوي سوق الليزر على إمكانات كبيرة ، حيث تهيمن الليزر المصنوعة من الألياف على التطبيقات ، في حين أن الليزر الصلب مناسبة للتصنيع الدقيق. وفقًا لشركة Laserfocusworld ، من 2017 إلى 2020,ارتفع حجم سوق الليزر العالمي من 13.07 مليار دولار أمريكي إلى 16.01 مليار دولار أمريكي ، بمعدل سنوي متزامن قدره 13.37٪. بالمقارنة ، نما حجم سوق الليزر الصيني من 6.95 مليار دولار أمريكي في عام 2017 إلى 10 مليارات دولار أمريكي.91 مليار في عام 2020، مع نمو سنوي متراكم قدره 16.22٪. من عام 2017 إلى عام 2020 ، ارتفعت حصة الصين في سوق الليزر العالمي من 53.2٪ إلى 68.1٪. في عام 2020 ، شكلت الليزر الصناعية 32.2٪ من سوق الليزر العالمي ،جعل القطاع الصناعي هو القطاع الرئيسي في الأسفل للليزربناءً على وسيلة الاستفادة ، يتم تصنيف الليزر بشكل رئيسي إلى الليزر المصنوع من الألياف ، والليزر الصلب (باستثناء الليزر المصنوع من الألياف) ، والليزر السائل ، والليزر الغازي.ليزر الألياف والليزر الصلب.7٪ و 16.7٪ على التوالي من حصة سوق تطبيقات الليزر الصناعي، مع الليزر الألياف التي تهيمن على التطبيقات الصناعية.ليزر الحالة الصلبة لديها مزايا مثل طاقة الذروة العالية ومنطقة الحرارة المنخفضة، مما يجعلها مناسبة للتصنيع الدقيق.

ليزر YAG و ليزر الألياف لكل منهما نقاط قوته. ليزر YAG هو ليزر الحالة الصلبة على أساس بلورات YAG. ميزات ليزر YAG تشمل:1 لحام متعدد النقاط في وقت واحد أو بتقسيم الزمن2 قوة ذروة عالية، مناسبة لحام نقطة؛ 3 سعر منخفض، وتقديم ميزة التكلفة.ليزر YAG لديها بعض الاختلافات في جودة شعاع وكفاءة التحويل الضوئي الكهربائيومع ذلك ، بسبب طاقة الذروة المنخفضة لليزر المصنوع من الألياف ، فإنها لا تمتلك ميزة كبيرة على الليزر YAG في اللحام. اعتمادا على سيناريو التطبيق المحدد ، يمكن أن يكون من المحتمل أن يكون من المحتمل أن يكون من المحتمل أن يكون من المحتمل أن يكون من المحتمل أن يكون من المحتمل أن يكون من المحتمل أن يكون من المحتمل أن يكون من المحتمل أن يكون من المحتمل أن يكون من المحتمل أن يكون من المحتمل أن يكون من المحتمل أن يكون من المحتمل أن يكون من المحتمل أن يكون من المحتمل أن يكون من المحتمل أن يكون من المحتمل أن يكون من المحتمل أن يكون من المحتمل أن يكون من المحتمل أن يكون من المحتمل أن يكون من المحتمل أن يكون من المحتمل.يمكن استخدام كل من الليزر YAG و الليزر الألياف في لحام بطاريات الطاقة.

القطع واللحام والتمييز هي التطبيقات الرئيسية للليزر الصناعي. في عام 2020 ، تمثل القطع واللحام والتمييز 40.62٪ ، 13.52٪ و 12.6٪ من سوق تطبيقات الليزر,بعد أن شهدت نمواً سريعاً من 2014 إلى 2017 ، شهدت سوق معدات قطع الليزر زيادة المنافسة وهي حالياً في حرب أسعار شديدة.العلامة هي الآن مجال تطبيق الليزر الناضجة، والسوق مستقرة نسبيا. تطبيقات اللحام تستفيد من ارتفاع اللحام بالليزر المحمولة في اليد ودورة الازدهار العالية لبطاريات الطاقة في الأسفل.ومن المتوقع أن تحافظ على معدل نمو مرتفع في السنوات القليلة المقبلة.

مقارنة مع القطع والتمييز ، يمتلك لحام الليزر متطلبات تقنية أعلى. لحام الليزر له تاريخ تطوير أقصر نسبياً من قطع ووضع علامة بالليزر ،و صعوبة العملية أكبر أيضا. يستخدم قطع الليزر ووضع علامة الليزر الليزر لتدمير سطح أو الهيكل العام للمادة ، في حين يستخدم لحام الليزر الليزر لمعالجة وإذابة وإعادة بناء هيكل المادة.إعادة بناء المواد، مقارنة مع تدمير المواد البسيطة، يضع متطلبات أعلى على الليزر وتكنولوجيا المعالجة.

مقارنة باللحام التقليدي، لحام الليزر لديه مزايا كبيرة. مقارنة بحام المقاومة التقليدية، لحام القوس، وحام شعاع الإلكترون،الليزر يقدم مزايا مثل السرعة العالية، الحد الأدنى من التشوهات ، متطلبات بيئة اللحام الأقل تطلبًا ، كثافة الطاقة العالية ، مقاومة للحقول المغناطيسية ، قابلية التطبيق على المواد الموصلة ، لا حاجة إلى ظروف فراغ ،ولا يوجد إنتاج لأشعة إكس أثناء عملية اللحاميتم استخدامه على نطاق واسع في التصنيع الدقيق عالية الجودة، وخاصة في سيارات الطاقة الجديدة وصناعات بطاريات الطاقة. تتضمن بطاريات الطاقة العديد من نقاط اللحام، وهي معقدة،وتتطلب دقة عاليةالمزايا الفريدة لحام الليزر يمكن أن تحسن بشكل كبير سلامة البطارية، والموثوقية، والثبات، وخفض التكاليف، وتطويل عمر الخدمة.

يشهد سوق معدات لحام الليزر نمواً سريعاً. من عام 2016 إلى عام 2020 ، نما حجم سوق معدات الليزر الصينية من 38.2 مليار يوان إلى 69.2 مليار يوان ، مع نمو سنوي متراكم بنسبة 15.79٪.على النقيض، نما حجم سوق معدات لحام الليزر الصينية من 4.17 مليار يوان إلى 11.05 مليار يوان مع نمو سنوي سنوي بلغ 27.59٪ ،مما يدل على أن سوق معدات لحام الليزر تنمو بشكل أسرع من سوق معدات الليزر بشكل عام.

إن الانتشار السريع للسيارات ذات الطاقة الجديدة يدفع الطلب الكبير على لحام الليثيوم.

تستخدم معدات لحام الليزر على نطاق واسع في مراحل ما قبل الإنتاج والإنتاج المتوسط وما بعد الإنتاج في تصنيع بطارية الليثيوم.وتشغيل بطاريات الطاقة، يتم وضع متطلبات أعلى على الدقة والسلامة والاتساق من معدات الإنتاج. بالمقارنة مع طرق المعالجة التقليدية، وتقدم الليزر العديد من المزايا، بما في ذلك الدقة العالية.,السرعة العالية وسهولة التشغيل الآلي. تتكون تصنيع بطارية الليثيوم من ثلاثة أجزاء: تصنيع الأقطاب الكهربائية (الإنتاج المسبق) ، تجميع الخلية (وسط الإنتاج) ، والمعالجة اللاحقة (الإنتاج اللاحق),جميعها تنطوي على تطبيق معدات لحام ليزر متعددة. تطبيقات لحام ليزر محددة في مرحلة ما قبل الإنتاج، منتصف الإنتاج،وتشمل مراحل ما بعد الإنتاج في تصنيع بطاريات الليثيوم:

1) ما قبل الإنتاج: آلات لحام الكترود وتشكيله الآلية بالكامل وآلات تشكيل الكترود بالليزر في مرحلة تصنيع الكترود.

2) منتصف الإنتاج: لحام الصمام المقاوم للانفجار ، لحام الإلكترود ، لحام شريط الإلكترود ، لحام المحول ، لحام غلاف الخلية ، وحام الغطاء العلوي ؛

3) ما بعد الإنتاج: لحام محولات وحدات الحزمة.

أعلنت العديد من الشركات المعروفة عن دخولها إلى سوق بطارية 4680، والتي من المتوقع أن تفتح فرص نمو جديدة لمعدات لحام الليزر.البطارية 4680 تستخدم تكنولوجيا بلا شاشة، مع العديد من علامات التبويب على كل من الأقطاب الإيجابية والسلبية ، مما يزيد بشكل كبير من الطلب على معدات لحام الليزر مقارنة مع البطاريات المنظمة. في الربع الأول من عام 2022 ،مصنع تيسلا في تكساس سيقدم أول سيارات موديل واي مجهزة بـ 4680 بطاريةوفي الوقت نفسه، في يوم البطارية 2020، خططت تيسلا للوصول إلى قدرة إنتاج البطارية 100 جيجاواط ساعة بحلول عام 2022؛ ومع ذلك، بالنظر إلى تأخيرات البناء،يتم تقدير الطاقة الفعلية في عام 2022 بحوالي 5 إلى 10 جيجاواط ساعةوبالإضافة إلى تيسلا، أعلنت شركات صناعة السيارات مثل بي إم دبليو، وشركات تصنيع البطاريات الرائدة مثل باناسونيك، إل جي، وسامسونج أيضاً عن خططها لتطوير بطاريات أسطوانية كبيرة.

يتسارع دخول السيارات ذات الطاقة الجديدة إلى السيارات البنزينية التقليدية.وتوسيع البنية التحتية، إلى جانب السياسات المواتية من الحكومة الصينية ، نما مبيعات مركبات الطاقة الجديدة في الصين بسرعة. من عام 2017 إلى عام 2021 ، بلغ معدل نمو سنوي مبيعات مركبات الطاقة الجديدة في الصين 54.9٪..من عام 2017 إلى النصف الأول من عام 2022، ارتفع معدل اختراق مركبات الطاقة الجديدة في الصين بسرعة من 2.8% إلى 21.56%.

سوق بطارية الطاقة في الصين تنمو بسرعة. في عام 2017 ، بلغ إنتاج بطارية الطاقة في الصين والقدرة المثبتة 44.5 جيجاواط ساعة و 36.2 جيجاواط ساعة على التوالي. في عام 2021 ، بلغت هذه الأرقام 219.7 جيجاواط ساعة و 154.5 جيجاوات ساعة، على التوالي. من عام 2017 إلى عام 2021، بلغ معدل نمو سنوي سنوي لإنتاج بطارية الطاقة 49.06٪، وكان معدل نمو سنوي سنوي للقدرة المثبتة 43.73٪.وفقًا للتحالف الصيني للابتكار في صناعة بطاريات الطاقة للسيارات، من المتوقع أن يصل إنتاج بطاريات الطاقة في الصين والقدرة المثبتة إلى 429.5 جيجاواط ساعة و 229.9 جيجاواط ساعة ، على التوالي ، في عام 2022.

مدفوعة بسوق السيارات ذات الطاقة الجديدة المزدهرة، شركات بطاريات الليثيوم توسع قدرتها الإنتاجية.شركات بطاريات الليثيوم مثل CATL، BYD ، Sunwoda ، Zhongchuang Innovation Aviation ، و EVE Energy أعلنوا على التوالي عن العديد من مشاريع البناء الجديدة ، مع إجمالي استثمار يتجاوز 439.133 مليار يوان وقدرة إنتاج سنوية قدرها 1069 جيجاواط ساعة (بعض المشاريع لم تكشف عن مبالغ الاستثمار والقدرة)إن طاقة إنتاج المرحلة الواحدة من القواعد الجديدة لشركات بطارية الطاقة الرائدة هي تقريبا جميعها فوق 10 جيجاواط ساعة.توسيع شركات بطاريات الليثيوم سيجلب أيضا المزيد من الطلب على معدات بطاريات الليثيوم.

بطاريات الطاقة: من المتوقع أن يصل الطلب على معدات لحام الليزر الجديدة إلى 22.1 مليار يوان بحلول عام 2025. وفقًا لبيانات GGCI ،من المتوقع أن تصل شحنات بطاريات الطاقة العالمية إلى 1550 GWh في عام 2025 و 3000 GWh في عام 2030من عام 2018 إلى عام 2021، شكلت شحنات بطاريات الطاقة في الصين 61.3٪ و 60.9٪ و 58.4٪ و 75.3٪ من الإجمالي العالمي، على التوالي.تشير التوقعات المحافظة إلى أن حصة الصين ستبقى عند 55% في عامي 2025 و 2030وبالإضافة إلى ذلك، وفقًا لنشرة ليزر Lianying، فإن الاستثمارات المقدرة لكل جيجاوات ساعة من طاقة بطارية جديدة في عامي 2025 و 2030 هي 350 مليون يوان و 300 مليون يوان على التوالي.معدات لحام الليزر تمثل 5% - 15% من بناء خطوط إنتاج بطاريات الطاقةواستناداً إلى هذه الافتراضات ، من المتوقع أن يصل الطلب الجديد على معدات لحام الليزر إلى 22.138 مليار يوان في عام 2025 و 23.925 مليار يوان في عام 2030 ، مع نمو سنوي متراكم قدره 41.01% من 2021 إلى 2025.

صناعة معدات الليزر مجزأة، مما يعطي مصنعي الليزر ميزة أكبر.

سوق معدات الليزر المحلية متجزئة نسبيا، مما دفع شركات الليزر إلى السعي إلى التنمية المختلفة.

ليزر ليانينغ و ليزر رايكوس تمتلك مزايا تنافسية قوية في ليزر YAG و ليزر الألياف ، على التوالي. في ليزر YAG ، مقارنة بليزر هان و HGLaser ،ليزر ليانينغ لديه ميزة كبيرة في التحكم في الطاقةفي ليزر الألياف المستمرة، ليزر رايكوس و ليزر تشوانغسين لديها مواصفات تقنية رائدة،مع Raycus Laser يحمل حصة أكبر في السوقفي ليزر الألياف النبضية، المواصفات التقنية لـ JPT أكثر تقدماً، مما يضعها في طليعة المحلي.

سوق معدات الليزر المحلية مجزأة، مع خمسة أعلى (CR5) يمثل فقط 22٪.وأكثر من 300 شركة محلية لمعدات معالجة الليزرفي عام 2021 ، كانت الشركات الخمسة الأولى في سوق معدات الليزر الصينية هي Han's Laser و HGLaser و Hymuxing و Lianying Laser و Yawei ، بحصص سوقية تبلغ 14٪ ، 3٪,2٪ و 2٪ و 1٪ على التوالي ، بما مجموعه 22٪. بشكل عام ، لا تزال تركيز سوق معدات الليزر الصينية منخفضة.

سوق المعالجة الكبيرة بالليزر المحلي كبير، مع العديد من الشركات المتنافسة.مما يؤدي إلى عدد أقل من الشركات المتنافسة في قطاعاتها الفرعيةيتم تقسيم المعالجة بالليزر إلى فئتين رئيسيتين بناءً على حجم المنتجات المعالجة: المعالجة الكبيرة والمعالجة الدقيقة الدقيقة.تستهدف المعالجة الكبيرة أساساً تطبيقات الصفائح المعدنية الأكثر سمكاً مثل السيارات وبناء السفنفي حين أن المعالجة الدقيقة الدقيقة تتركز في المجالات ذات المتطلبات العالية للدقة ، مثل أشباه الموصلات والشاشات والمنتجات 3C والأجهزة الطبية.بالنظر إلى سوق المعالجة الكبرى الأكبر، هذا القطاع تنافسي للغاية،مع شركات مثل Han's Laser و HGLaser (كلاهما مع إيرادات تزيد عن 5 مليارات يواني) و Lianying Laser و Haimuxing (مع إيرادات تتراوح بين 500 مليون و 1 مليار يواني)في قطاع المعالجة الدقيقة، هان ليزر، باعتبارها الشركة الرائدة في مجال تصنيع معدات معالجة الليزر، لديها مشاركة في المعالجة الدقيقة في مجالات مثل بطاريات الليثيوم الضوئية,منتجات أشباه الموصلات والشاشات ومنتجات 3C. بشكل عام، قطاع المعالجة الدقيقة لديها عدد أقل نسبيا من الشركات المتنافسة في القطاعات الفرعية بسبب الحواجز التكنولوجية العالية.فيما يتعلق بالليزر، الشركات التي تبلغ إيراداتها 20 مليار يوان و تشوانغسين ليزر كلاهما مركز في مجال الليزر الألياف.

ثلاثة عوامل تنافسية رئيسية: الاندماج الرأسي في المرحلة السابقة، وارتفاع الاستثمار في البحث والتطوير، وتأمين عملاء رئيسيين في المرحلة التالية.

إنتاج الليزر في المنزل هو مفتاح خفض التكاليف. الليزر هي المكون الأساسي لمعدات الليزر.يؤثر أداء الليزر بشكل مباشر على جودة وفعالية معدات معالجة الليزرشركات المعدات التي يمكنها إنتاج الليزر في المنزل لا تقلل من التكاليف فحسب بل لديها أيضًا مرونة أكبر في التخصيص.تظهر هذه المرونة في القدرة على تكرار حلول التصميم بشكل أكثر مرونة بناءً على الاحتياجات التالية، مما يسمح بالاتصال والتفاعل بين الليزر ومعدات الليزر.هذا يسمح بتعديل في الوقت المناسب وسلس لمتطلبات العملاء في أسفل العملية للبحث والتطوير وتحسين الليزر وتقنيات المعالجة، مما أدى إلى تأثير التآزر المتكامل القوي. شركات أجهزة الليزر الرائدة مثل Han's Laser، HGLaser، Hymustar،و (ليانينغ ليزر) جميعهم حققوا إنتاج جزئي في المنزل من الليزر، مع ليزر ليانينغ الذي يحتوي على معدل إنتاج داخلي مرتفع نسبيًا ، حيث وصل إلى 77.7٪ في عام 2019.

الاستنتاج

دفع الانتشار السريع للسيارات ذات الطاقة الجديدة إلى السيارات البنزينية التقليدية شركات تصنيع بطاريات الطاقة الكبرى إلى توسيع قدراتها الإنتاجية باستمرار.زيادة الطلب على معدات لحام بطاريات الطاقة.

اللحام بالليزر هو تطبيق آخر سريع النمو بعد وضع علامات وقطع بالليزر. يمكن استخدام اللحام بالليزر على نطاق واسع في صناعات السيارات وبطاريات الليثيوم و 3C والفضاء. حاليًا ،معدل اختراقها لا يزال منخفضا نسبيا، مما يشير إلى إمكانات نمو كبيرة لصناعة لحام الليزر ، والتي من المتوقع أن تنمو إلى سوق قابلة للمقارنة مع قطع الليزر.