État des lieux et analyse concurrentielle du soudage laser

Le soudage laser est un procédé de fabrication qui utilise la haute énergie d'un laser pour assembler des métaux ou d'autres matériaux thermoplastiques. Selon ses principes de fonctionnement et les applications envisagées, on distingue cinq types de soudage laser : le soudage par conduction thermique, le soudage à pénétration profonde, le soudage hybride, le brasage laser et le soudage par conduction laser.

En tant que méthode de soudage novatrice, le soudage laser présente, par rapport aux méthodes traditionnelles, de nombreux avantages : pénétration profonde, rapidité, faible déformation, exigences environnementales réduites, forte densité de puissance et insensibilité aux champs magnétiques. Il s’applique à tous les matériaux, y compris les matériaux conducteurs, ne nécessite pas de vide et n’émet pas de rayons X. Il est largement utilisé dans le domaine de la fabrication de haute précision.

Analyse des domaines d'application du soudage laser

Le soudage laser présente de nombreux avantages : haute précision, propreté, respect de l’environnement, compatibilité avec divers matériaux, rendement élevé, etc. Il trouve ainsi de nombreuses applications. Actuellement, il est largement utilisé dans les batteries de puissance, l’automobile, l’électronique grand public, les communications optiques et d’autres domaines.

(1) Batterie d'alimentation

Il existe de nombreux procédés de fabrication pour les batteries lithium-ion ou les packs de batteries, parmi lesquels le soudage d'étanchéité des valves antidéflagrantes, le soudage des languettes, le soudage par points des pôles, le soudage d'étanchéité du boîtier et du couvercle, ainsi que le soudage des modules et des packs. Le soudage laser est le procédé le plus performant. Par exemple, il améliore l'efficacité du soudage et l'étanchéité des valves antidéflagrantes. De plus, grâce à l'excellente qualité du faisceau laser, il permet de réaliser des points de soudure très fins et convient parfaitement aux bandes d'aluminium et de cuivre à haute réflectivité, ainsi qu'aux électrodes de batteries à bande étroite. Le soudage par bande présente des avantages uniques.

(2) Automobile

L'application du soudage laser dans le processus de fabrication automobile comprend principalement trois types : le soudage laser sur mesure de plaques d'épaisseur inégale ; le soudage laser d'assemblage de carrosseries et de sous-ensembles ; et le soudage laser de pièces automobiles.

Le soudage laser sur mesure est utilisé dans la conception et la fabrication de la carrosserie automobile. Selon les exigences de conception et de performance, des plaques d'épaisseurs et de matériaux différents, aux performances identiques ou différentes, sont assemblées par découpe et assemblage laser, puis embouties pour former une pièce de carrosserie. Actuellement, les pièces soudées au laser sur mesure sont largement utilisées dans diverses parties de la carrosserie, telles que les renforts de coffre, les panneaux intérieurs de coffre, les supports d'amortisseurs, les passages de roue arrière, les panneaux latéraux intérieurs, les panneaux de porte intérieurs, le plancher avant, les longerons avant, les pare-chocs, les traverses, les enjoliveurs, les connecteurs de montant B, les montants centraux, etc.

Le soudage laser de la carrosserie automobile se divise principalement en soudage d'assemblage, soudage des flancs et du toit, et soudage de finition. L'utilisation du soudage laser dans l'industrie automobile permet, d'une part, de réduire le poids du véhicule, d'améliorer sa maniabilité et de diminuer sa consommation de carburant ; d'autre part, elle contribue à l'amélioration des performances, de la qualité et des avancées technologiques du produit.

Le soudage laser pour les pièces automobiles présente l'avantage d'une quasi-absence de déformation au niveau de la soudure, d'une vitesse de soudage élevée et de l'absence de traitement thermique après soudage. Actuellement, le soudage laser est largement utilisé dans la fabrication de pièces automobiles telles que les engrenages de transmission, les poussoirs de soupapes, les charnières de portes, les arbres de transmission, les colonnes de direction, les tuyaux d'échappement, les embrayages, les axes de turbocompresseur et les châssis.

(3) Industrie de la microélectronique

Ces dernières années, avec le développement de l'industrie électronique vers la miniaturisation, le volume des composants électroniques a considérablement diminué, mettant en évidence les limites des méthodes de soudage traditionnelles : dommages aux composants, qualité de soudage insuffisante, etc. Dans ce contexte, le soudage laser s'est largement imposé dans le domaine de la microélectronique, notamment pour le conditionnement de capteurs, l'électronique intégrée et les piles boutons, grâce à ses avantages tels qu'une pénétration profonde, une grande rapidité et une faible déformation.

3. État de développement du marché du soudage laser

(1) Le taux de pénétration du marché doit encore être amélioré.

Comparée aux techniques d'usinage traditionnelles, la technologie de soudage laser présente des avantages significatifs, mais son taux de pénétration reste insuffisant dans les industries en aval. Les entreprises manufacturières traditionnelles, dont les lignes de production et les équipements mécaniques sont implantés depuis longtemps et jouent un rôle important dans leur production, doivent investir massivement dans des lignes de soudage laser plus performantes, ce qui représente un défi de taille. Par conséquent, à l'heure actuelle, les équipements de traitement laser sont principalement concentrés dans quelques secteurs industriels clés présentant une forte demande en capacité de production et une croissance manifeste. Il est nécessaire de stimuler davantage les besoins des autres industries.

(2) Croissance régulière de la taille du marché

Le soudage laser, la découpe laser et le marquage laser forment ensemble la « trône » de la mécanique laser. Ces dernières années, grâce aux progrès de la technologie laser et à la baisse des prix, les applications en aval des équipements de soudage laser, notamment dans les véhicules à énergies nouvelles, les batteries au lithium, les écrans, l'électronique grand public pour téléphones portables et d'autres secteurs, connaissent une forte demande. La croissance rapide du chiffre d'affaires du marché du soudage laser a stimulé le développement du marché national des équipements de soudage laser.

Évolution du marché du soudage laser en Chine (2014-2020) : taille et taux de croissance

(3) Le marché est relativement fragmenté et le paysage concurrentiel ne s'est pas encore stabilisé.

Du point de vue de l'ensemble du marché du soudage laser, les caractéristiques des entreprises de fabrication discrète régionales et en aval expliquent la difficulté pour le secteur manufacturier de développer une concurrence relativement concentrée, et donc la fragmentation du marché. Actuellement, plus de 300 entreprises chinoises sont actives dans le domaine du soudage laser. Parmi les principales figurent Han's Laser et Huagong Technology.

4. Prévisions des tendances de développement du soudage laser

(1) Le secteur des systèmes de soudage laser portables devrait connaître une période de croissance rapide.

Grâce à la forte baisse du coût des lasers à fibre et à la maturation progressive des technologies de transmission par fibre et de têtes de soudage portables, les systèmes de soudage laser portables ont gagné en popularité ces dernières années. Certaines entreprises en ont expédié 200 à Taïwan, et certaines petites entreprises peuvent également en livrer 20 par mois. Parallèlement, des entreprises leaders du secteur laser telles qu'IPG, Han's et Raycus ont également lancé des produits laser portables.

Comparé au soudage traditionnel à l'arc sous argon, le soudage laser portatif présente des avantages indéniables en termes de qualité de soudage, de facilité d'utilisation, de respect de l'environnement, de sécurité et de coût d'emploi, notamment pour des applications de soudage non conventionnelles telles que l'électroménager, l'ameublement et les ascenseurs. À titre d'exemple, les soudeurs à l'arc sous argon sont des professionnels qualifiés et doivent être certifiés. Actuellement, le coût annuel de la main-d'œuvre d'un soudeur expérimenté s'élève à au moins 80 000 yuans, tandis que le soudage laser portatif peut être réalisé avec un opérateur standard pour un coût annuel de seulement 50 000 yuans. Si l'efficacité du soudage laser portatif est deux fois supérieure à celle du soudage à l'arc sous argon, les économies réalisées sur la main-d'œuvre peuvent atteindre 110 000 yuans. De plus, le soudage à l'arc sous argon nécessite généralement un polissage après soudage, alors que le soudage laser portatif n'en requiert quasiment aucun, ou seulement un léger, ce qui permet de réduire les coûts de main-d'œuvre liés au polissage. En définitive, le retour sur investissement d'un équipement de soudage laser portatif est d'environ un an. Avec une consommation actuelle de plusieurs dizaines de millions de soudages à l'arc sous argon dans le pays, le potentiel de remplacement par le soudage laser portatif est immense, ce qui devrait permettre au système de soudage laser portatif d'entrer dans une période de croissance rapide.

Avantages du système de soudage laser portatif

(2) Le champ d'application continue de s'étendre et le soudage laser ouvre de nouvelles perspectives de développement.

Le soudage laser est une technologie de pointe qui utilise l'énergie directionnelle pour un traitement sans contact. Fondamentalement différente des méthodes de soudage traditionnelles, elle peut être intégrée à de nombreuses autres technologies et donner naissance à des technologies et des industries émergentes, capables de remplacer le soudage traditionnel dans de nombreux domaines.

Avec l'essor rapide de l'informatisation sociale, la microélectronique liée aux technologies de l'information, ainsi que l'intégration dans les secteurs de l'informatique, des communications, de l'électronique grand public et autres, connaissent une croissance fulgurante et s'orientent vers une miniaturisation et une intégration continues des composants. Dans ce contexte, la préparation, la connexion et le conditionnement des microcomposants, ainsi que la garantie d'une haute précision et d'une grande fiabilité des produits, constituent des enjeux majeurs. De ce fait, les technologies de soudage à haut rendement, haute précision et faible endommagement deviennent progressivement indispensables au développement de l'industrie manufacturière de pointe. Ces dernières années, le soudage laser s'est imposé dans les domaines de la micro-usinage de précision, tels que les batteries, l'automobile et l'électronique grand public, ainsi que dans les structures complexes des technologies de pointe, comme les moteurs d'avions, les fusées et les moteurs automobiles. Les équipements de soudage laser ouvrent ainsi de nouvelles perspectives de développement.