Branchenstatus- und Wettbewerbsanalyse des Laserschweißens

Laserschweißen ist ein Bearbeitungsverfahren, bei dem die hohe Energie eines Lasers zum Verbinden von Metallen oder anderen thermoplastischen Werkstoffen genutzt wird. Je nach Funktionsprinzip und Anwendungsfall lassen sich fünf Arten des Laserschweißens unterscheiden: Wärmeleitungsschweißen, Tiefschweißen, Hybridschweißen, Laserlöten und Laser-Konduktionsschweißen.

Als neuartiges Schweißverfahren bietet das Laserschweißen im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren Vorteile wie tiefe Einbrandtiefe, hohe Schweißgeschwindigkeit, geringe Verformung, niedrige Anforderungen an die Schweißumgebung, hohe Leistungsdichte und Unempfindlichkeit gegenüber Magnetfeldern. Es ist nicht auf leitfähige Materialien beschränkt, benötigt kein Vakuum und erzeugt keine Röntgenstrahlung. Es findet breite Anwendung in der hochpräzisen Fertigung.

Analyse der Anwendungsgebiete des Laserschweißens

Das Laserschweißen zeichnet sich durch hohe Genauigkeit, saubere und umweltfreundliche Prozesse, die Bearbeitung verschiedenster Werkstoffe und hohe Effizienz aus und findet breite Anwendung. Aktuell wird es unter anderem in der Batterieherstellung, der Automobilindustrie, der Unterhaltungselektronik und der optischen Kommunikation eingesetzt.

(1) Antriebsbatterie

Es gibt zahlreiche Fertigungsverfahren für Lithium-Ionen-Batterien und -Akkupacks, darunter das Verschweißen von explosionsgeschützten Ventilen, das Löten von Kontaktlaschen, das Punktschweißen von Batteriepolen, das Verschweißen von Batteriegehäuse und -deckel sowie das Schweißen von Modulen und Akkupacks. Laserschweißen gilt dabei als eines der besten Verfahren. Beispielsweise verbessert es die Schweißeffizienz und die Luftdichtheit des explosionsgeschützten Ventils. Dank der hohen Strahlqualität des Laserschweißens lassen sich zudem kleine Schweißpunkte realisieren, wodurch sich das Verfahren für hochreflektierende Aluminium- und Kupferbänder sowie schmalbandige Batterieelektroden eignet. Das Bandschweißen bietet einzigartige Vorteile.

(2) Automobil

Die Anwendung des Laserschweißens im Automobilherstellungsprozess umfasst im Wesentlichen drei Arten: das Laser-Zuschnittschweißen von Blechen unterschiedlicher Dicke; das Laser-Montageschweißen von Karosseriebaugruppen und Unterbaugruppen; und das Laserschweißen von Autoteilen.

Das lasergeschnittene Blechschweißen findet Anwendung in der Konstruktion und Fertigung von Karosserien. Entsprechend den unterschiedlichen Design- und Leistungsanforderungen der Karosserie werden Bleche verschiedener Dicke, aus unterschiedlichen Materialien und mit unterschiedlichen oder gleichen Eigenschaften mittels Laserschneiden und -montage zu einem Ganzen verbunden und anschließend zu einem Karosserieteil verpresst. Lasergeschnittene Bleche werden heutzutage in zahlreichen Karosserieteilen eingesetzt, beispielsweise in Gepäckraumverstärkungsplatten, Gepäckrauminnenverkleidungen, Stoßdämpferhalterungen, Radkappen, Seitenwandinnenverkleidungen, Türinnenverkleidungen, Vorderboden, Längsträgern, Stoßfängern, Querträgern, Radkappen, B-Säulenverbindern, Mittelsäulen usw.

Das Laserschweißen der Karosserie gliedert sich im Wesentlichen in Montageschweißen, Seitenwand- und Dachabdeckungsschweißen sowie Nachbearbeitungsschweißen. Der Einsatz von Laserschweißen in der Automobilindustrie ermöglicht einerseits eine Gewichtsreduzierung, eine verbesserte Fahrdynamik und einen geringeren Kraftstoffverbrauch; andererseits steigert er die Produktleistung, Qualität und den technologischen Fortschritt.

Das Laserschweißen von Automobilteilen bietet die Vorteile nahezu verformungsfreier Schweißnaht, hoher Schweißgeschwindigkeit und des Verzichts auf eine Nachbehandlung. Es findet bereits breite Anwendung in der Fertigung von Automobilteilen wie Getrieberädern, Ventilstößeln, Türscharnieren, Antriebswellen, Lenkwellen, Abgasrohren, Kupplungen, Turboladerwellen und Fahrgestellen.

(3) Mikroelektronikindustrie

In den letzten Jahren hat die Miniaturisierung der Elektronikindustrie zu immer kleineren Baugrößen geführt, wodurch die Schwächen herkömmlicher Schweißverfahren zunehmend deutlich wurden. Bauteile werden beschädigt oder die Schweißqualität entspricht nicht den Anforderungen. Vor diesem Hintergrund hat sich das Laserschweißen aufgrund seiner Vorteile wie tiefem Einbrand, hoher Geschwindigkeit und geringer Verformung in der mikroelektronischen Fertigung, beispielsweise bei der Sensorgehäusefertigung, der Integration in Elektronikbauteile und der Herstellung von Knopfzellen, weit verbreitet.

3. Entwicklungsstand des Laserschweißmarktes

(1) Die Marktdurchdringungsrate muss noch verbessert werden.

Im Vergleich zu herkömmlichen Bearbeitungstechnologien bietet die Laserschweißtechnologie erhebliche Vorteile, weist jedoch noch eine zu geringe Verbreitung in nachgelagerten Branchen auf. Traditionelle Fertigungsunternehmen, die bereits über konventionelle Produktionslinien und mechanische Anlagen verfügen und diese in der Unternehmensproduktion maßgeblich nutzen, müssen mit hohen Investitionen rechnen, um die fortschrittlicheren Laserschweißanlagen zu ersetzen – eine große Herausforderung für sie. Daher konzentriert sich der Einsatz von Laserbearbeitungsanlagen derzeit hauptsächlich auf einige wenige wichtige Branchen mit hohem Produktionsbedarf und deutlichem Produktionswachstum. Der Bedarf anderer Branchen muss noch gezielter gefördert werden.

(2) Stetiges Wachstum der Marktgröße

Laserschweißen, Laserschneiden und Lasermarkieren bilden zusammen die „Troika“ der Lasertechnik. Dank des technologischen Fortschritts und sinkender Laserpreise sowie der vielfältigen Anwendungsbereiche von Laserschweißanlagen, wie beispielsweise Elektrofahrzeugen, Lithiumbatterien, Displays, Mobiltelefonen und Unterhaltungselektronik, ist die Nachfrage in den letzten Jahren stark gestiegen. Das rasante Umsatzwachstum im Markt für Laserschweißen hat auch das schnelle Wachstum des heimischen Marktes für Laserschweißanlagen beflügelt.

Marktgröße und Wachstumsrate des chinesischen Laserschweißmarktes 2014–2020

(3) Der Markt ist relativ fragmentiert, und die Wettbewerbslandschaft hat sich noch nicht stabilisiert.

Aus Sicht des gesamten Laserschweißmarktes ist es aufgrund der Merkmale regionaler und nachgelagerter Fertigungsunternehmen schwierig, ein relativ konzentriertes Wettbewerbsmuster im Fertigungssektor auszubilden. Der gesamte Laserschweißmarkt ist daher relativ fragmentiert. Derzeit gibt es in China über 300 Unternehmen, die sich mit Laserschweißen beschäftigen. Zu den führenden Anbietern zählen Han's Laser und Huagong Technology.

4. Prognose der Entwicklungstrends beim Laserschweißen

(1) Es wird erwartet, dass der Markt für handgeführte Laserschweißsysteme in eine Phase rasanten Wachstums eintreten wird.

Dank des drastischen Preisverfalls bei Faserlasern und der zunehmenden Reife der Faserübertragungs- und Handlasertechnologie erfreuen sich handgeführte Laserschweißsysteme in den letzten Jahren wachsender Beliebtheit. Einige Unternehmen haben bereits 200 Geräte nach Taiwan geliefert, und auch kleinere Firmen erreichen monatliche Absatzzahlen von 20 Einheiten. Gleichzeitig haben führende Unternehmen der Laserbranche wie IPG, Han's und Raycus entsprechende Handlaserprodukte auf den Markt gebracht.

Im Vergleich zum herkömmlichen Lichtbogenschweißen bietet das Handlaserschweißen deutliche Vorteile hinsichtlich Schweißqualität, Bedienung, Umweltschutz, Sicherheit und Betriebskosten, insbesondere in Bereichen mit unregelmäßigen Schweißarbeiten wie Haushaltsgeräten, Schränken und Aufzügen. Nehmen wir die Betriebskosten als Beispiel: In meinem Land gehören Lichtbogenschweißer zu den Fachkräften und benötigen eine entsprechende Zertifizierung. Derzeit belaufen sich die jährlichen Lohnkosten eines erfahrenen Schweißers auf mindestens 80.000 Yuan, während beim Handlaserschweißen mit herkömmlichen Schweißern lediglich 50.000 Yuan anfallen. Bei doppelter Effizienz des Handlaserschweißens im Vergleich zum Lichtbogenschweißen lassen sich somit 110.000 Yuan an Lohnkosten einsparen. Darüber hinaus ist beim Lichtbogenschweißen in der Regel ein Nachpolieren erforderlich, während beim Laserschweißen kaum oder gar kein Nachpolieren notwendig ist. Dies reduziert die Lohnkosten für das Polieren. Insgesamt amortisiert sich die Investition in Handlaserschweißanlagen in etwa einem Jahr. Bei einem aktuellen Verbrauch von mehreren zehn Millionen Argon-Lichtbogenschweißgeräten im Land ist der Markt für handgeführte Laserschweißgeräte sehr groß, was dazu führen dürfte, dass handgeführte Laserschweißsysteme eine Phase rasanten Wachstums erleben werden.

Vorteile des handgeführten Laserschweißsystems

(2) Das Anwendungsgebiet erweitert sich stetig, und das Laserschweißen eröffnet neue Entwicklungsmöglichkeiten.

Die Laserschweißtechnologie ist eine neuartige Bearbeitungstechnologie, die gerichtete Energie für die berührungslose Bearbeitung nutzt. Sie unterscheidet sich grundlegend von herkömmlichen Schweißverfahren. Durch die Integration mit vielen anderen Technologien kann sie neue Technologien und Branchen hervorbringen, die das traditionelle Schweißen in immer mehr Anwendungsbereichen ersetzen können.

Mit dem rasanten Fortschritt der gesellschaftlichen Digitalisierung erleben die Mikroelektronik und verwandte Branchen wie Informationstechnologie, Computertechnik, Kommunikation, Unterhaltungselektronik und weitere Industriezweige einen Boom. Sie alle streben eine kontinuierliche Miniaturisierung und Integration ihrer Komponenten an. Vor diesem Hintergrund sind die Herstellung, Verbindung und Verpackung von Mikrokomponenten sowie die Gewährleistung hoher Präzision und Zuverlässigkeit der Produkte dringliche Herausforderungen. Hocheffiziente, hochpräzise und schonende Schweißtechnologien werden daher zunehmend zu einem unverzichtbaren Bestandteil moderner Fertigungstechnologien. In den letzten Jahren hat das Laserschweißen in Bereichen der Feinbearbeitung wie Akkumulatoren, Automobile und Unterhaltungselektronik sowie in hochkomplexen Technologiefeldern wie Triebwerken, Raketen und Automobilmotoren an Bedeutung gewonnen. Laserschweißanlagen eröffnen damit neue Entwicklungsmöglichkeiten.