Forte demanda por equipamentos de soldagem a laser impulsionada pelo crescente mercado de baterias elétricas.
A soldagem a laser está no meio da indústria e suas perspectivas de crescimento são melhores do que as dos equipamentos de corte e marcação a laser, que estão localizados no meio da cadeia industrial.
A montante da cadeia da indústria do laser inclui materiais ópticos, componentes e equipamentos ópticos e peças mecânicas. O midstream consiste em lasers e equipamentos a laser; os lasers são os principais componentes do equipamento a laser, e os equipamentos de processamento a laser incluem principalmente corte a laser, soldagem a laser e equipamentos de marcação a laser. Os setores downstream incluem principalmente baterias de lítio, semicondutores, energia fotovoltaica e eletrônicos de consumo.
O mercado de laser tem um grande potencial, com os lasers de fibra dominando as aplicações, enquanto os lasers de estado sólido são adequados para microusinagem de precisão. De acordo com a Laserfocusworld, de 2017 a 2020, o tamanho do mercado global de laser aumentou de US$ 13,07 bilhões para US$ 16,01 bilhões, um CAGR de 13,37%. Em comparação, o tamanho do mercado chinês de laser cresceu de US$ 6,95 bilhões em 2017 para US$ 10,91 bilhões em 2020, um CAGR de 16,22%. De 2017 a 2020, a participação da China no mercado global de laser aumentou de 53,2% para 68,1%. Em 2020, os lasers industriais representavam 32,2% do mercado global de lasers, tornando o setor industrial o principal setor a jusante de lasers. Com base no meio de ganho, os lasers são classificados principalmente em lasers de fibra, lasers de estado sólido (excluindo lasers de fibra), lasers líquidos e lasers a gás. Em 2020, os lasers de fibra e os lasers de estado sólido representaram 52,7% e 16,7% da participação de mercado de aplicações de laser industrial, respectivamente, com os lasers de fibra dominando as aplicações industriais. Comparados aos lasers de fibra, os lasers de estado sólido têm vantagens como alta potência de pico e baixa zona afetada pelo calor, tornando-os adequados para microusinagem de precisão.
Os lasers YAG e os lasers de fibra têm seus pontos fortes. Os lasers YAG são lasers de estado sólido baseados em cristais YAG. As vantagens dos lasers YAG incluem: ① soldagem multiponto simultânea ou por divisão de tempo; ② alta potência de pico, adequada para soldagem a ponto; ③ preço baixo, oferecendo vantagem de custo. Comparados aos lasers de fibra, os lasers YAG apresentam algumas diferenças na qualidade do feixe e na eficiência de conversão fotoelétrica. No entanto, devido à menor potência de pico dos lasers de fibra, eles não apresentam uma vantagem significativa sobre os lasers YAG na soldagem. Dependendo do cenário específico de aplicação, tanto os lasers YAG quanto os lasers de fibra podem ser usados na soldagem de baterias de energia.
Corte, soldagem e marcação são as principais aplicações posteriores dos lasers industriais. Em 2020, corte, soldagem e marcação representaram 40,62%, 13,52% e 12,6% do mercado de aplicação a laser, respectivamente. Depois de experimentar um rápido crescimento de 2014 a 2017, o mercado de equipamentos de corte a laser tem visto uma concorrência crescente e está atualmente em uma feroz guerra de preços. A marcação é agora uma área de aplicação de laser madura e o mercado é relativamente estável. As aplicações de soldagem se beneficiam do aumento da soldagem a laser portátil e do ciclo de alta prosperidade das baterias de energia downstream, e espera-se que mantenham uma alta taxa de crescimento nos próximos anos.
Comparada ao corte e marcação, a soldagem a laser possui requisitos técnicos mais elevados. A soldagem a laser tem um histórico de desenvolvimento relativamente mais curto do que o corte e marcação a laser, e a dificuldade do processo também é maior. O corte e a marcação a laser usam lasers para destruir a superfície ou a estrutura geral de um material, enquanto a soldagem a laser usa lasers para processar, derreter e reconstruir a estrutura de um material. A reconstrução de materiais, em comparação com a simples destruição de materiais, exige mais do laser e da tecnologia de processamento.
Em comparação com a soldagem tradicional, a soldagem a laser apresenta vantagens significativas. Em comparação com a soldagem por resistência tradicional, soldagem a arco e soldagem por feixe de elétrons, a soldagem a laser oferece vantagens como alta velocidade, deformação mínima, requisitos de ambiente de soldagem menos exigentes, alta densidade de potência, imunidade a campos magnéticos, aplicabilidade a materiais condutores, sem necessidade de condições de vácuo e sem geração de raios X durante o processo de soldagem. É amplamente utilizado na fabricação de alta precisão, especialmente nas indústrias de veículos de nova energia e baterias de energia. As baterias elétricas envolvem vários pontos de soldagem, são complexas e exigem alta precisão. As vantagens exclusivas da soldagem a laser podem melhorar significativamente a segurança, confiabilidade, consistência da bateria, reduzir custos e prolongar a vida útil.
O mercado de equipamentos de soldagem a laser está experimentando um rápido crescimento. De 2016 a 2020, o tamanho do mercado chinês de equipamentos a laser cresceu de 38,2 bilhões de yuans para 69,2 bilhões de yuans, com um CAGR de 15,79%. Em contraste, o tamanho do mercado chinês de equipamentos de soldagem a laser cresceu de 4,17 bilhões de yuans para 11,05 bilhões de yuans, com um CAGR de 27,59%, indicando que o mercado de equipamentos de soldagem a laser está crescendo mais rapidamente do que o mercado geral de equipamentos a laser.
A rápida penetração de novos veículos energéticos impulsiona a alta demanda por soldagem a laser com bateria de lítio.
O equipamento de soldagem a laser é amplamente utilizado nos estágios de pré-produção, produção intermediária e pós-produção da fabricação de baterias de lítio. À medida que os requisitos de densidade de energia, desempenho de segurança e automação da produção em baterias de energia aumentam gradualmente, maiores demandas são colocadas na precisão, segurança e consistência dos equipamentos de produção. Em comparação com os métodos de processamento tradicionais, os lasers oferecem inúmeras vantagens, incluindo alta precisão, alta velocidade e facilidade de automação. A fabricação de baterias de lítio compreende três partes: fabricação de eletrodos (pré-produção), montagem de células (produção intermediária) e pós-processamento (pós-produção), todas envolvendo a aplicação de vários equipamentos de soldagem a laser. As aplicações específicas de soldagem a laser nos estágios de pré-produção, produção intermediária e pós-produção da fabricação de baterias de lítio incluem:
1) Pré-produção: Máquinas formadoras e de soldagem de eletrodos totalmente automatizadas e máquinas formadoras de eletrodos a laser na fase de fabricação de eletrodos;
2) Produção intermediária: soldagem de válvula à prova de explosão, soldagem de eletrodo, soldagem de tira de eletrodo, soldagem de adaptador, soldagem de revestimento de célula e soldagem de tampa superior;
3) Pós-produção: Soldagem do adaptador do módulo do pacote.
Várias empresas conhecidas anunciaram sua entrada no mercado de baterias 4680, o que deverá abrir novas oportunidades de crescimento para equipamentos de soldagem a laser. A bateria 4680 utiliza tecnologia sem mesas, apresentando inúmeras abas nos eletrodos positivos e negativos, aumentando significativamente a demanda por equipamentos de soldagem a laser em comparação com baterias prismáticas. No primeiro trimestre de 2022, a fábrica da Tesla no Texas entregará os primeiros veículos Modelo Y equipados com 4.680 baterias. Enquanto isso, no Battery Day 2020, a Tesla planejou atingir uma capacidade de produção de baterias de 100 GWh até 2022; no entanto, tendo em conta os atrasos na construção, a capacidade efetiva em 2022 é estimada em aproximadamente 5-10 GWh. Além da Tesla, fabricantes de automóveis como a BMW e os principais fabricantes de baterias como Panasonic, LG e Samsung também anunciaram seus planos para desenvolver grandes baterias cilíndricas.
A penetração de novos veículos energéticos nos veículos tradicionais a gasolina está a acelerar. Beneficiando-se dos avanços na tecnologia de baterias, das melhorias na tecnologia inteligente e da expansão da infra-estrutura, juntamente com políticas favoráveis do governo chinês, as vendas de novos veículos energéticos na China cresceram rapidamente. De 2017 a 2021, o CAGR das vendas de veículos novos de energia na China atingiu 54,9%. De 2017 ao primeiro semestre de 2022, a taxa de penetração de novos veículos energéticos na China aumentou rapidamente de 2,8% para 21,56%.
O mercado de baterias elétricas da China está crescendo rapidamente. Em 2017, a produção de baterias de energia e a capacidade instalada da China foram de 44,5 GWh e 36,2 GWh, respectivamente. Em 2021, estes valores atingiram 219,7 GWh e 154,5 GWh, respetivamente. De 2017 a 2021, o CAGR para produção de baterias de energia foi de 49,06% e o CAGR para capacidade instalada foi de 43,73%. De acordo com a Aliança de Inovação da Indústria de Baterias Automotivas da China, a produção de baterias de energia e a capacidade instalada da China estão projetadas para atingir 429,5 GWh e 229,9 GWh, respectivamente, em 2022.
Impulsionadas pelo crescente mercado de veículos com novas energias, as empresas de baterias de lítio estão a expandir a sua capacidade de produção. De acordo com estatísticas incompletas da Battery Network, no primeiro semestre de 2022, empresas de baterias de lítio como CATL, BYD, Sunwoda, Zhongchuang Innovation Aviation e EVE Energy anunciaram sucessivamente vários novos projetos de construção, com um investimento total superior a 439,133 bilhões de yuans e uma capacidade de produção anual de 1.069 GWh (alguns projetos não divulgaram valores e capacidade de investimento). A capacidade de produção monofásica das novas bases das principais empresas de baterias de energia é quase toda superior a 10 GWh. A expansão das empresas de baterias de lítio também trará mais demanda por equipamentos para baterias de lítio.
Baterias de energia: A demanda por novos equipamentos de soldagem a laser deverá atingir 22,1 bilhões de yuans até 2025. De acordo com dados da GGCI, as remessas globais de baterias de energia devem atingir 1.550 GWh em 2025 e 3.000 GWh em 2030. De 2018 a 2021, as remessas de baterias de energia da China representaram 61,3%, 60,9%, 58,4% e 75,3% do total global, respectivamente. As previsões conservadoras indicam que a participação da China permanecerá em 55% em 2025 e 2030. O investimento estimado por GWh de nova capacidade de bateria em 2025 e 2030 é de 350 milhões de RMB e 300 milhões de RMB, respectivamente. Além disso, de acordo com o prospecto da Lianying Laser, os equipamentos de soldagem a laser são responsáveis por 5% a 15% da construção da linha de produção de baterias de energia; tomando 10%, com base nessas suposições, a nova demanda por equipamentos de soldagem a laser deverá atingir 22,138 bilhões de RMB em 2025 e 23,925 bilhões de RMB em 2030, com um CAGR de 41,01% de 2021 a 2025.
A indústria de equipamentos a laser está fragmentada, dando aos fabricantes de laser uma vantagem maior.
O mercado nacional de equipamentos a laser é relativamente fragmentado, o que leva as empresas de laser a buscarem um desenvolvimento diferenciado.
Lianying Laser e Raycus Laser possuem fortes vantagens competitivas em lasers YAG e lasers de fibra, respectivamente. Nos lasers YAG, em comparação com o Han's Laser e HGLaser, o Lianying Laser tem uma vantagem significativa no controle de energia, o que é benéfico para obter melhores resultados de soldagem. Em lasers de fibra contínua, Raycus Laser e Chuangxin Laser possuem especificações técnicas líderes, com Raycus Laser detendo uma maior participação de mercado. Nos lasers de fibra pulsada, as especificações técnicas do JPT são mais avançadas, colocando-o na vanguarda no mercado interno.
O mercado nacional de equipamentos a laser é fragmentado, com os cinco primeiros (CR5) respondendo por apenas 22%. Existem inúmeras aplicações downstream para lasers e mais de 300 empresas nacionais de equipamentos de processamento de laser, a maioria das quais de pequena escala. Em 2021, as cinco principais empresas do mercado chinês de equipamentos a laser foram Han's Laser, HGLaser, Hymuxing, Lianying Laser e Yawei, com participações de mercado de 14%, 3%, 2%, 2% e 1% respectivamente, totalizando 22%. No geral, a concentração do mercado chinês de equipamentos laser permanece baixa.
O mercado nacional de macroprocessamento a laser é grande, com muitas empresas concorrentes; o campo do microprocessamento de precisão apresenta altas barreiras tecnológicas, resultando em menos empresas concorrentes em seus subsetores. O processamento a laser é dividido em duas categorias principais com base no tamanho dos produtos processados: macroprocessamento e microprocessamento de precisão. O macroprocessamento visa principalmente aplicações de chapas metálicas mais espessas, como automotiva e construção naval, enquanto o microprocessamento de precisão está concentrado em campos com requisitos de alta precisão, como semicondutores, displays, produtos 3C e dispositivos médicos. Dado o maior mercado de macroprocessamento, este sector é altamente competitivo, com empresas como Han's Laser e HGLaser (ambas com receitas superiores a 5 mil milhões de RMB) e Lianying Laser e Haimuxing (com receitas entre 500 milhões e 1 mil milhões de RMB). No setor de microprocessamento de precisão, a Han's Laser, como fabricante líder de equipamentos de processamento a laser, está envolvida no processamento de precisão em áreas como baterias fotovoltaicas de lítio, semicondutores, displays e produtos 3C. Globalmente, o sector do microprocessamento de precisão tem relativamente menos empresas concorrentes nos seus subsectores devido às suas elevadas barreiras tecnológicas. Em relação aos lasers, as empresas com receitas de 20 bilhões de RMB e a Chuangxin Laser estão ambas concentradas na área de laser de fibra.
Três fatores competitivos principais: integração vertical upstream, alto investimento em P&D e garantia de grandes clientes downstream.
A produção interna de lasers é fundamental para a redução de custos. Os lasers são o componente principal do equipamento laser. O desempenho do laser afeta diretamente a qualidade e a eficácia do equipamento de processamento a laser. As empresas de equipamentos que podem produzir lasers internamente não apenas reduzem custos, mas também têm maior flexibilidade na personalização. Essa flexibilidade se manifesta na capacidade de iterar soluções de projeto com mais flexibilidade com base nas necessidades posteriores, permitindo a comunicação e a interação entre o laser e o equipamento a laser. Isto permite um feedback oportuno e suave dos requisitos posteriores do cliente para a pesquisa, desenvolvimento e melhoria de lasers e tecnologias de processamento, resultando em um poderoso efeito de sinergia integrado. As principais empresas de equipamentos a laser, como Han's Laser, HGLaser, Hymustar e Lianying Laser, alcançaram a produção interna parcial de lasers, com a Lianying Laser tendo uma taxa de produção interna relativamente alta, atingindo 77,7% em 2019.
Conclusão
A rápida penetração de novos veículos de energia nos veículos tradicionais a gasolina levou os principais fabricantes de baterias elétricas a expandir continuamente sua capacidade de produção, aumentando a demanda por equipamentos de soldagem de baterias elétricas.
A soldagem a laser é outra aplicação em rápido crescimento após a marcação e corte a laser. A soldagem a laser pode ser amplamente utilizada nas indústrias automotiva, de baterias de lítio, 3C e aeroespacial. Atualmente, a sua taxa de penetração ainda é relativamente baixa, indicando um potencial de crescimento significativo para a indústria de soldadura a laser, que deverá crescer num mercado comparável ao corte a laser.
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