लेजर वेल्डिंग: नई ऊर्जा उद्योग में एक मुख्य विनिर्माण तकनीक

तेजी से बढ़ते पावर बैटरी बाजार के कारण लेजर वेल्डिंग उपकरण की मजबूत मांग।

लेजर वेल्डिंग उद्योग की मध्यधारा में है, और इसकी विकास संभावनाएं लेजर वेल्डिंग उपकरण को काटने और चिह्नित करने की तुलना में बेहतर हैं, जो औद्योगिक श्रृंखला के मध्यधारा में स्थित है।

लेज़र उद्योग श्रृंखला के अपस्ट्रीम में ऑप्टिकल सामग्री, ऑप्टिकल घटक और उपकरण, और यांत्रिक भाग शामिल हैं। मिडस्ट्रीम में लेज़र और लेज़र उपकरण शामिल हैं; लेज़र लेज़र उपकरण के मुख्य घटक हैं, और लेज़र प्रसंस्करण उपकरण में मुख्य रूप से लेज़र कटिंग, लेज़र वेल्डिंग और लेज़र मार्किंग उपकरण शामिल हैं। डाउनस्ट्रीम क्षेत्रों में मुख्य रूप से लिथियम बैटरी, सेमीकंडक्टर, फोटोवोल्टिक्स और उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स शामिल हैं।

लेजर बाजार में बड़ी संभावनाएं हैं, जिसमें फाइबर लेजर अनुप्रयोगों पर हावी है, जबकि ठोस-अवस्था वाले लेजर सटीक सूक्ष्म-मशीनिंग के लिए उपयुक्त हैं। लेजरफोकसवर्ल्ड के अनुसार, 2017 से 2020 तक, वैश्विक लेजर बाजार का आकार 13.07 बिलियन अमेरिकी डॉलर से बढ़कर 16.01 बिलियन अमेरिकी डॉलर हो गया, जो 13.37% का सीएजीआर है। इसकी तुलना में, चीनी लेजर बाजार का आकार 2017 में 6.95 बिलियन अमेरिकी डॉलर से बढ़कर 2020 में 10.91 बिलियन अमेरिकी डॉलर हो गया, जो 16.22% की सीएजीआर है। 2017 से 2020 तक, वैश्विक लेजर बाजार में चीन की हिस्सेदारी 53.2% से बढ़कर 68.1% हो गई। 2020 में, वैश्विक लेजर बाजार में औद्योगिक लेजर की हिस्सेदारी 32.2% थी, जिससे औद्योगिक क्षेत्र लेजर के लिए मुख्य डाउनस्ट्रीम क्षेत्र बन गया। लाभ माध्यम के आधार पर, लेजर को मुख्य रूप से फाइबर लेजर, सॉलिड-स्टेट लेजर (फाइबर लेजर को छोड़कर), तरल लेजर और गैस लेजर में वर्गीकृत किया जाता है। 2020 में, फाइबर लेजर और सॉलिड-स्टेट लेजर की औद्योगिक लेजर एप्लिकेशन बाजार हिस्सेदारी में क्रमशः 52.7% और 16.7% हिस्सेदारी थी, जिसमें फाइबर लेजर औद्योगिक अनुप्रयोगों पर हावी थे। फ़ाइबर लेज़रों की तुलना में, सॉलिड-स्टेट लेज़रों में उच्च शिखर शक्ति और कम ताप-प्रभावित क्षेत्र जैसे फायदे हैं, जो उन्हें सटीक सूक्ष्म-मशीनिंग के लिए उपयुक्त बनाते हैं।

YAG लेजर और फाइबर लेजर प्रत्येक की अपनी ताकत होती है। YAG लेज़र YAG क्रिस्टल पर आधारित ठोस अवस्था वाले लेज़र हैं। YAG लेजर के फायदों में शामिल हैं: ① एक साथ या समय-विभाजन बहु-बिंदु वेल्डिंग; ② उच्च शिखर शक्ति, स्पॉट वेल्डिंग के लिए उपयुक्त; ③ कम कीमत, लागत लाभ की पेशकश। फाइबर लेज़रों की तुलना में, YAG लेज़रों में बीम गुणवत्ता और फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण दक्षता में कुछ अंतर होते हैं। हालाँकि, फ़ाइबर लेज़रों की निचली शिखर शक्ति के कारण, वेल्डिंग में YAG लेज़रों पर उनका कोई महत्वपूर्ण लाभ नहीं है। विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य के आधार पर, YAG लेजर और फाइबर लेजर दोनों का उपयोग पावर बैटरियों की वेल्डिंग में किया जा सकता है।

कटिंग, वेल्डिंग और मार्किंग औद्योगिक लेजर के मुख्य डाउनस्ट्रीम अनुप्रयोग हैं। 2020 में, लेजर एप्लिकेशन बाजार में कटिंग, वेल्डिंग और मार्किंग का हिस्सा क्रमशः 40.62%, 13.52% और 12.6% था। 2014 से 2017 तक तेजी से विकास का अनुभव करने के बाद, लेजर कटिंग उपकरण बाजार में बढ़ती प्रतिस्पर्धा देखी गई है और वर्तमान में यह एक भयंकर मूल्य युद्ध में है। मार्किंग अब एक परिपक्व लेजर अनुप्रयोग क्षेत्र है, और बाजार अपेक्षाकृत स्थिर है। वेल्डिंग अनुप्रयोगों को हैंडहेल्ड लेजर वेल्डिंग के बढ़ने और डाउनस्ट्रीम पावर बैटरियों के उच्च समृद्धि चक्र से लाभ होता है, और अगले कुछ वर्षों में उच्च विकास दर बनाए रखने की उम्मीद है।

कटिंग और मार्किंग की तुलना में, लेजर वेल्डिंग में उच्च तकनीकी आवश्यकताएं होती हैं। लेजर कटिंग और मार्किंग की तुलना में लेजर वेल्डिंग का विकास इतिहास अपेक्षाकृत कम है, और प्रक्रिया की कठिनाई भी अधिक है। लेजर कटिंग और लेजर मार्किंग किसी सामग्री की सतह या समग्र संरचना को नष्ट करने के लिए लेजर का उपयोग करती है, जबकि लेजर वेल्डिंग किसी सामग्री की संरचना को संसाधित करने, पिघलाने और पुनर्निर्माण करने के लिए लेजर का उपयोग करती है। साधारण सामग्री विनाश की तुलना में सामग्री पुनर्निर्माण, लेजर और प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी पर अधिक मांग रखता है।

पारंपरिक वेल्डिंग की तुलना में, लेजर वेल्डिंग के महत्वपूर्ण फायदे हैं। पारंपरिक प्रतिरोध वेल्डिंग, आर्क वेल्डिंग और इलेक्ट्रॉन बीम वेल्डिंग की तुलना में, लेजर वेल्डिंग उच्च गति, न्यूनतम विरूपण, कम मांग वाली वेल्डिंग पर्यावरण आवश्यकताओं, उच्च शक्ति घनत्व, चुंबकीय क्षेत्रों के लिए प्रतिरक्षा, प्रवाहकीय सामग्री के लिए प्रयोज्यता, वैक्यूम स्थितियों की कोई आवश्यकता नहीं, और वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान कोई एक्स-रे पीढ़ी नहीं जैसे लाभ प्रदान करता है। इसका व्यापक रूप से उच्च-स्तरीय सटीक विनिर्माण में उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से नई ऊर्जा वाहन और पावर बैटरी उद्योगों में। पावर बैटरियों में कई वेल्डिंग बिंदु शामिल होते हैं, जटिल होते हैं और उच्च परिशुद्धता की आवश्यकता होती है। लेजर वेल्डिंग के अनूठे फायदे बैटरी सुरक्षा, विश्वसनीयता, स्थिरता में काफी सुधार कर सकते हैं, लागत कम कर सकते हैं और सेवा जीवन बढ़ा सकते हैं।

लेजर वेल्डिंग उपकरण बाजार तेजी से विकास का अनुभव कर रहा है। 2016 से 2020 तक, चीनी लेजर उपकरण बाजार का आकार 15.79% की सीएजीआर के साथ 38.2 बिलियन युआन से बढ़कर 69.2 बिलियन युआन हो गया। इसके विपरीत, चीनी लेजर वेल्डिंग उपकरण बाजार का आकार 27.59% सीएजीआर के साथ 4.17 बिलियन युआन से बढ़कर 11.05 बिलियन युआन हो गया, जो दर्शाता है कि लेजर वेल्डिंग उपकरण बाजार समग्र लेजर उपकरण बाजार की तुलना में तेजी से बढ़ रहा है।

नई ऊर्जा वाहनों की तेजी से पहुंच लिथियम बैटरी लेजर वेल्डिंग की उच्च मांग को बढ़ाती है।

लेजर वेल्डिंग उपकरण का व्यापक रूप से लिथियम बैटरी निर्माण के पूर्व-उत्पादन, मध्य-उत्पादन और उत्पादन के बाद के चरणों में उपयोग किया जाता है। जैसे-जैसे पावर बैटरियों में ऊर्जा घनत्व, सुरक्षा प्रदर्शन और उत्पादन स्वचालन की आवश्यकताएं धीरे-धीरे बढ़ती हैं, उत्पादन उपकरणों की सटीकता, सुरक्षा और स्थिरता पर उच्च मांगें रखी जाती हैं। पारंपरिक प्रसंस्करण विधियों की तुलना में, लेज़र उच्च परिशुद्धता, उच्च गति और स्वचालन में आसानी सहित कई लाभ प्रदान करते हैं। लिथियम बैटरी निर्माण में तीन भाग शामिल हैं: इलेक्ट्रोड फैब्रिकेशन (पूर्व-उत्पादन), सेल असेंबली (मध्य-उत्पादन), और पोस्ट-प्रोसेसिंग (पोस्ट-प्रोडक्शन), सभी में कई लेजर वेल्डिंग उपकरण का अनुप्रयोग शामिल है। लिथियम बैटरी निर्माण के पूर्व-उत्पादन, मध्य-उत्पादन और उत्पादन के बाद के चरणों में विशिष्ट लेजर वेल्डिंग अनुप्रयोगों में शामिल हैं:

1) प्री-प्रोडक्शन: इलेक्ट्रोड निर्माण चरण में पूरी तरह से स्वचालित इलेक्ट्रोड वेल्डिंग और बनाने वाली मशीनें और लेजर इलेक्ट्रोड बनाने वाली मशीनें;

2) मध्य-उत्पादन: विस्फोट-प्रूफ वाल्व वेल्डिंग, इलेक्ट्रोड वेल्डिंग, इलेक्ट्रोड स्ट्रिप वेल्डिंग, एडाप्टर वेल्डिंग, सेल केसिंग वेल्डिंग, और शीर्ष कवर वेल्डिंग;

3) पोस्ट-प्रोडक्शन: पैक मॉड्यूल एडाप्टर वेल्डिंग।

कई प्रसिद्ध कंपनियों ने 4680 बैटरी बाजार में प्रवेश की घोषणा की है, जिससे लेजर वेल्डिंग उपकरण के लिए विकास के नए अवसर खुलने की उम्मीद है। 4680 बैटरी टेबललेस तकनीक का उपयोग करती है, जिसमें सकारात्मक और नकारात्मक दोनों इलेक्ट्रोडों पर कई टैब होते हैं, जिससे प्रिज्मीय बैटरी की तुलना में लेजर वेल्डिंग उपकरण की मांग काफी बढ़ जाती है। 2022 की पहली तिमाही में, टेस्ला की टेक्सास फैक्ट्री 4680 बैटरी से लैस पहला मॉडल Y वाहन वितरित करेगी। इस बीच, बैटरी दिवस 2020 पर, टेस्ला ने 2022 तक 100 गीगावॉट की बैटरी उत्पादन क्षमता तक पहुंचने की योजना बनाई; हालाँकि, निर्माण में देरी को देखते हुए, 2022 में प्रभावी क्षमता लगभग 5-10 GWh होने का अनुमान है। टेस्ला के अलावा, बीएमडब्ल्यू जैसे वाहन निर्माता और पैनासोनिक, एलजी और सैमसंग जैसे प्रमुख बैटरी निर्माताओं ने भी बड़ी बेलनाकार बैटरी विकसित करने की अपनी योजना की घोषणा की है।

पारंपरिक गैसोलीन वाहनों में नई ऊर्जा वाहनों की पैठ तेज हो रही है। बैटरी प्रौद्योगिकी में प्रगति, स्मार्ट प्रौद्योगिकी में सुधार और बुनियादी ढांचे के विस्तार से लाभ, चीनी सरकार की अनुकूल नीतियों के साथ मिलकर, चीन में नई ऊर्जा वाहनों की बिक्री तेजी से बढ़ी है। 2017 से 2021 तक, चीन में नई ऊर्जा वाहन बिक्री का सीएजीआर 54.9% तक पहुंच गया। 2017 से 2022 की पहली छमाही तक, चीन में नई ऊर्जा वाहनों की प्रवेश दर तेजी से 2.8% से बढ़कर 21.56% हो गई।

चीन का पावर बैटरी बाजार तेजी से बढ़ रहा है। 2017 में, चीन की पावर बैटरी उत्पादन और स्थापित क्षमता क्रमशः 44.5 GWh और 36.2 GWh थी। 2021 में ये आंकड़े क्रमश: 219.7 GWh और 154.5 GWh तक पहुंच गए। 2017 से 2021 तक, पावर बैटरी उत्पादन के लिए सीएजीआर 49.06% था, और स्थापित क्षमता के लिए सीएजीआर 43.73% था। चाइना ऑटोमोटिव पावर बैटरी इंडस्ट्री इनोवेशन एलायंस के अनुसार, 2022 में चीन की पावर बैटरी उत्पादन और स्थापित क्षमता क्रमशः 429.5 GWh और 229.9 GWh तक पहुंचने का अनुमान है।

तेजी से बढ़ते नए ऊर्जा वाहन बाजार से प्रेरित होकर, लिथियम बैटरी कंपनियां अपनी उत्पादन क्षमता का विस्तार कर रही हैं। बैटरी नेटवर्क के अधूरे आँकड़ों के अनुसार, 2022 की पहली छमाही में, CATL, BYD, सनवोडा, झोंगचुआंग इनोवेशन एविएशन और EVE एनर्जी जैसी लिथियम बैटरी कंपनियों ने क्रमिक रूप से कई नई निर्माण परियोजनाओं की घोषणा की, जिनमें कुल निवेश 439.133 बिलियन युआन से अधिक और 1069 GWh की वार्षिक उत्पादन क्षमता थी (कुछ परियोजनाओं ने निवेश राशि और क्षमता का खुलासा नहीं किया)। अग्रणी पावर बैटरी कंपनियों के नए ठिकानों की एकल-चरण उत्पादन क्षमता लगभग 10 GWh से ऊपर है। लिथियम बैटरी कंपनियों के विस्तार से लिथियम बैटरी उपकरण की अधिक मांग भी आएगी।

पावर बैटरी: नए लेजर वेल्डिंग उपकरण की मांग 2025 तक 22.1 बिलियन युआन तक पहुंचने की उम्मीद है। जीजीसीआई डेटा के अनुसार, वैश्विक पावर बैटरी शिपमेंट 2025 में 1550 गीगावॉट और 2030 में 3000 गीगावॉट तक पहुंचने का अनुमान है। 2018 से 2021 तक, चीन की पावर बैटरी शिपमेंट में 61.3%, 60.9% की हिस्सेदारी है। क्रमशः वैश्विक कुल का 58.4%, और 75.3%। रूढ़िवादी पूर्वानुमानों से संकेत मिलता है कि 2025 और 2030 में चीन की हिस्सेदारी 55% रहेगी। 2025 और 2030 में नई पावर बैटरी क्षमता के प्रति जीडब्ल्यूएच अनुमानित निवेश क्रमशः आरएमबी 350 मिलियन और आरएमबी 300 मिलियन है। इसके अलावा, लियानिंग लेजर के प्रॉस्पेक्टस के अनुसार, लेजर वेल्डिंग उपकरण पावर बैटरी उत्पादन लाइन निर्माण का 5% -15% हिस्सा है; 10% लेते हुए, इन धारणाओं के आधार पर, लेजर वेल्डिंग उपकरण की नई मांग 2025 में आरएमबी 22.138 बिलियन और 2030 में आरएमबी 23.925 बिलियन तक पहुंचने का अनुमान है, 2021 से 2025 तक 41.01% की सीएजीआर के साथ।

लेज़र उपकरण उद्योग खंडित है, जिससे लेज़र निर्माताओं को अधिक लाभ मिल रहा है।

घरेलू लेजर उपकरण बाजार अपेक्षाकृत खंडित है, जिससे लेजर कंपनियों को विभेदित विकास की तलाश है।

लियानिंग लेजर और रेकस लेजर के पास क्रमशः YAG लेजर और फाइबर लेजर में मजबूत प्रतिस्पर्धी लाभ हैं। YAG लेज़रों में, हैन्स लेज़र और HGLaser की तुलना में, लियानिंग लेज़र को ऊर्जा नियंत्रण में एक महत्वपूर्ण लाभ है, जो बेहतर वेल्डिंग परिणाम प्राप्त करने के लिए फायदेमंद है। निरंतर फाइबर लेजर में, रेकस लेजर और चुआंगक्सिन लेजर के पास अग्रणी तकनीकी विशिष्टताएं हैं, जिसमें रेकस लेजर की बाजार हिस्सेदारी अधिक है। स्पंदित फाइबर लेज़रों में, जेपीटी की तकनीकी विशिष्टताएँ अधिक उन्नत हैं, जो इसे घरेलू स्तर पर सबसे आगे रखती हैं।

घरेलू लेजर उपकरण बाजार खंडित है, शीर्ष पांच (सीआर5) का हिस्सा केवल 22% है। लेज़रों के लिए कई डाउनस्ट्रीम अनुप्रयोग हैं, और 300 से अधिक घरेलू लेज़र प्रसंस्करण उपकरण कंपनियाँ हैं, जिनमें से अधिकांश छोटे पैमाने पर हैं। 2021 में, चीनी लेजर उपकरण बाजार में शीर्ष पांच कंपनियां हैंन्स लेजर, एचजीलेजर, ह्यमुक्सिंग, लियानिंग लेजर और यावेई थीं, जिनकी बाजार हिस्सेदारी क्रमशः 14%, 3%, 2%, 2% और 1% थी, जो कुल 22% थी। कुल मिलाकर, चीनी लेजर उपकरण बाजार की सघनता कम बनी हुई है।

घरेलू लेज़र मैक्रो-प्रोसेसिंग बाज़ार बहुत बड़ा है, जिसमें कई प्रतिस्पर्धी कंपनियाँ हैं; सटीक सूक्ष्म-प्रसंस्करण क्षेत्र में उच्च तकनीकी बाधाएँ हैं, जिसके परिणामस्वरूप इसके उप-क्षेत्रों में कम प्रतिस्पर्धी कंपनियाँ हैं। प्रसंस्कृत उत्पादों के आकार के आधार पर लेजर प्रसंस्करण को दो मुख्य श्रेणियों में विभाजित किया गया है: मैक्रो-प्रोसेसिंग और सटीक माइक्रो-प्रोसेसिंग। मैक्रो-प्रोसेसिंग मुख्य रूप से ऑटोमोटिव और जहाज निर्माण जैसे मोटे शीट मेटल अनुप्रयोगों को लक्षित करती है, जबकि सटीक माइक्रो-प्रोसेसिंग उच्च परिशुद्धता आवश्यकताओं वाले क्षेत्रों में केंद्रित है, जैसे अर्धचालक, डिस्प्ले, 3 सी उत्पाद और चिकित्सा उपकरण। बड़े मैक्रो-प्रोसेसिंग बाजार को देखते हुए, यह क्षेत्र अत्यधिक प्रतिस्पर्धी है, जिसमें हैन्स लेजर और एचजीलेजर (दोनों का राजस्व 5 बिलियन आरएमबी से अधिक है) और लियानिंग लेजर और हैमक्सिंग (500 मिलियन और 1 बिलियन आरएमबी के बीच राजस्व के साथ) जैसी कंपनियां हैं। सटीक सूक्ष्म-प्रसंस्करण क्षेत्र में, एक अग्रणी लेजर प्रसंस्करण उपकरण निर्माता के रूप में, हैन्स लेजर, फोटोवोल्टिक लिथियम बैटरी, अर्धचालक, डिस्प्ले और 3 सी उत्पादों जैसे क्षेत्रों में सटीक प्रसंस्करण में शामिल है। कुल मिलाकर, उच्च तकनीकी बाधाओं के कारण सटीक माइक्रो-प्रोसेसिंग क्षेत्र के उप-क्षेत्रों में अपेक्षाकृत कम प्रतिस्पर्धी कंपनियां हैं। लेजर के संबंध में, 20 बिलियन आरएमबी और चुआंगक्सिन लेजर के राजस्व वाली कंपनियां दोनों फाइबर लेजर क्षेत्र में केंद्रित हैं।

तीन प्रमुख प्रतिस्पर्धी कारक: ऊर्ध्वाधर एकीकरण अपस्ट्रीम, उच्च आर एंड डी निवेश, और प्रमुख डाउनस्ट्रीम ग्राहकों को सुरक्षित करना।

लेज़रों का घरेलू उत्पादन लागत में कमी की कुंजी है। लेज़र लेज़र उपकरण का मुख्य घटक हैं। लेज़र का प्रदर्शन सीधे लेज़र प्रसंस्करण उपकरण की गुणवत्ता और प्रभावशीलता को प्रभावित करता है। उपकरण कंपनियाँ जो घर में ही लेजर का उत्पादन कर सकती हैं, न केवल लागत कम करती हैं बल्कि अनुकूलन में भी अधिक लचीलापन रखती हैं। यह लचीलापन डाउनस्ट्रीम आवश्यकताओं के आधार पर डिज़ाइन समाधानों को अधिक लचीले ढंग से पुनरावृत्त करने की क्षमता में प्रकट होता है, जो लेजर और लेजर उपकरण के बीच संचार और इंटरैक्शन को सक्षम बनाता है। यह लेजर और प्रसंस्करण प्रौद्योगिकियों के अनुसंधान और विकास और सुधार के लिए डाउनस्ट्रीम ग्राहकों की आवश्यकताओं की समय पर और सुचारू प्रतिक्रिया की अनुमति देता है, जिसके परिणामस्वरूप एक शक्तिशाली एकीकृत तालमेल प्रभाव होता है। हैन्स लेजर, एचजीलेजर, हाइमुस्टार और लियानयिंग लेजर जैसी अग्रणी लेजर उपकरण कंपनियों ने लेजर का आंशिक इन-हाउस उत्पादन हासिल किया है, लियानयिंग लेजर की इन-हाउस उत्पादन दर अपेक्षाकृत अधिक है, जो 2019 में 77.7% तक पहुंच गई है।

निष्कर्ष

पारंपरिक गैसोलीन वाहनों में नई ऊर्जा वाहनों की तेजी से पैठ ने प्रमुख पावर बैटरी निर्माताओं को अपनी उत्पादन क्षमता का लगातार विस्तार करने के लिए प्रेरित किया है, जिससे पावर बैटरी वेल्डिंग उपकरण की मांग बढ़ गई है।

लेजर मार्किंग और कटिंग के बाद लेजर वेल्डिंग एक और तेजी से बढ़ता हुआ अनुप्रयोग है। ऑटोमोटिव, लिथियम बैटरी, 3सी और एयरोस्पेस उद्योगों में लेजर वेल्डिंग का व्यापक रूप से उपयोग किया जा सकता है। वर्तमान में, इसकी प्रवेश दर अभी भी अपेक्षाकृत कम है, जो लेजर वेल्डिंग उद्योग के लिए महत्वपूर्ण विकास क्षमता का संकेत देती है, जिसके लेजर कटिंग के तुलनीय बाजार में विकसित होने की उम्मीद है।