Análise do Estado da Indústria e do Cenário Competitivo da Soldagem a Laser

A soldagem a laser refere-se a um método de processamento que utiliza a alta energia do laser para unir metais ou outros materiais termoplásticos. De acordo com diferentes princípios de funcionamento e adaptando-se a diferentes cenários de processamento, a soldagem a laser pode ser dividida em cinco tipos: soldagem por condução térmica, soldagem por penetração profunda, soldagem híbrida, brasagem a laser e soldagem por condução a laser.

Como um novo tipo de método de soldagem, em comparação com outros métodos tradicionais, a soldagem a laser apresenta vantagens como penetração profunda, alta velocidade, pequena deformação, baixas exigências quanto ao ambiente de soldagem, alta densidade de potência e não é afetada por campos magnéticos. Não se limita a materiais condutores, não requer condições de vácuo e não produz raios X durante o processo de soldagem. É amplamente utilizada na área de manufatura de alta precisão.

Análise dos campos de aplicação da soldagem a laser

A soldagem a laser apresenta vantagens como alta precisão, limpeza e respeito ao meio ambiente, processamento de diversos tipos de materiais, alta eficiência, etc., e possui uma ampla gama de aplicações. Atualmente, a soldagem a laser é amplamente utilizada em baterias de energia, automóveis, eletrônicos de consumo, comunicações ópticas e outros campos.

(1) Bateria de alimentação

Existem muitos processos de fabricação para baterias ou conjuntos de baterias de íon-lítio, como soldagem de vedação de válvulas à prova de explosão, soldagem de abas, soldagem por pontos de polos de baterias, soldagem de vedação de carcaças e tampas de baterias de alta potência, soldagem de módulos e conjuntos de baterias. Dentre esses processos, a soldagem a laser se destaca. Por exemplo, a soldagem a laser pode melhorar a eficiência da soldagem e a estanqueidade da válvula à prova de explosão da bateria; além disso, devido à boa qualidade do feixe de laser, o ponto de solda pode ser reduzido, sendo adequado para tiras de alumínio de alta refletividade, tiras de cobre e eletrodos de baterias de banda estreita. A soldagem por fita apresenta vantagens exclusivas.

(2) Automóvel

A aplicação da soldagem a laser no processo de fabricação de automóveis inclui principalmente três tipos: soldagem a laser sob medida de chapas de espessuras desiguais; soldagem a laser de montagem de conjuntos e subconjuntos da carroceria; e soldagem a laser de peças automotivas.

A soldagem a laser sob medida é utilizada no projeto e fabricação da carroceria de veículos. De acordo com as diferentes necessidades de projeto e desempenho da carroceria, chapas de diferentes espessuras, materiais e com desempenhos iguais ou distintos são unidas por meio de corte a laser e tecnologia de montagem, sendo posteriormente estampadas para formar a peça final. Atualmente, as peças soldadas a laser sob medida são amplamente utilizadas em diversas partes da carroceria, como reforço do porta-malas, painel interno do porta-malas, suporte do amortecedor, para-lama traseiro, painel interno da lateral, painel interno da porta, assoalho dianteiro, longarinas dianteiras, para-choques, travessas, calotas, conectores da coluna B, colunas centrais, entre outros.

A soldagem a laser da carroceria de um automóvel divide-se principalmente em soldagem de montagem, soldagem das paredes laterais e da tampa superior, e soldagem subsequente. O uso da soldagem a laser na indústria automotiva permite, por um lado, reduzir o peso do veículo, melhorar sua mobilidade e diminuir o consumo de combustível; por outro lado, aprimora o desempenho, a qualidade e o avanço tecnológico do produto.

A utilização da soldagem a laser em autopeças apresenta as vantagens de praticamente nenhuma deformação na área de soldagem, alta velocidade de soldagem e dispensa de tratamento térmico pós-soldagem. Atualmente, a soldagem a laser é amplamente utilizada na fabricação de peças automotivas como engrenagens de transmissão, tuchos de válvulas, dobradiças de portas, eixos de transmissão, eixos de direção, tubos de escape de motores, embreagens, eixos de turbocompressores e chassis.

(3) Indústria de microeletrônica

Nos últimos anos, com o desenvolvimento da indústria eletrônica em direção à miniaturização, o volume de diversos componentes eletrônicos tornou-se cada vez menor, e as deficiências dos métodos de soldagem tradicionais vieram à tona. Os componentes eram danificados ou o efeito da soldagem não atendia aos padrões. Nesse contexto, a soldagem a laser tem sido amplamente utilizada na área de processamento microeletrônico, como encapsulamento de sensores, eletrônica integrada e baterias tipo botão, em virtude de suas vantagens, como penetração profunda, alta velocidade e pequena deformação.

3. Estado atual do mercado de soldagem a laser

(1) A taxa de penetração no mercado ainda precisa ser melhorada.

Comparada com a tecnologia de usinagem tradicional, a tecnologia de soldagem a laser apresenta vantagens significativas, mas ainda enfrenta o problema da baixa taxa de penetração em aplicações em indústrias a jusante. Para as empresas de manufatura tradicionais, devido à implantação anterior de linhas de produção e equipamentos mecânicos convencionais, que desempenham um papel fundamental na produção corporativa, a substituição por linhas de produção de soldagem a laser mais avançadas exige um enorme investimento de capital, o que representa um grande desafio. Portanto, o equipamento de processamento a laser, neste momento, concentra-se principalmente em alguns setores industriais importantes com alta demanda por capacidade produtiva e expansão significativa da produção. As necessidades de outros setores ainda precisam ser estimuladas de forma mais eficaz.

(2) Crescimento constante no tamanho do mercado

A soldagem a laser, o corte a laser e a marcação a laser constituem o "troika" da mecânica a laser. Nos últimos anos, beneficiando-se do avanço da tecnologia laser e da queda nos preços dos lasers, e com a forte demanda por aplicações subsequentes de equipamentos de soldagem a laser, como veículos de novas energias, baterias de lítio, painéis de exibição, eletrônicos de consumo para telefones celulares e outros, o rápido crescimento da receita no mercado de soldagem a laser impulsionou o crescimento do mercado nacional de equipamentos de soldagem a laser.

Dimensão e taxa de crescimento do mercado de soldagem a laser na China entre 2014 e 2020

(3) O mercado é relativamente fragmentado e o cenário competitivo ainda não se estabilizou.

Do ponto de vista do mercado de soldagem a laser como um todo, devido às características regionais e às empresas de manufatura discretas a jusante, é difícil para o setor de manufatura de soldagem a laser formar um padrão de competição relativamente concentrado, sendo o mercado de soldagem a laser como um todo relativamente fragmentado. Atualmente, existem mais de 300 empresas nacionais atuando no setor de soldagem a laser. As principais empresas de soldagem a laser incluem a Han's Laser, a Huagong Technology, entre outras.

4. Previsão da tendência de desenvolvimento da soldagem a laser

(1) Prevê-se que o segmento de sistemas de soldagem a laser portáteis entre em um período de rápido crescimento.

Graças à acentuada queda no custo dos lasers de fibra e à gradual maturação da tecnologia de transmissão por fibra e cabeçotes de soldagem portáteis, os sistemas de soldagem a laser portáteis têm se popularizado nos últimos anos. Algumas empresas já enviaram 200 unidades para Taiwan, e algumas pequenas empresas conseguem enviar até 20 unidades por mês. Ao mesmo tempo, empresas líderes no setor de lasers, como IPG, Han's e Raycus, também lançaram produtos a laser portáteis correspondentes.

Comparada à soldagem a arco de argônio tradicional, a soldagem a laser portátil apresenta vantagens evidentes em termos de qualidade de soldagem, operação, proteção ambiental, segurança e custo de utilização em aplicações de soldagem atípicas, como eletrodomésticos, armários e elevadores. Tomando como exemplo o custo de utilização, os operadores de soldagem a arco de argônio ocupam cargos específicos no meu país e precisam de certificação para trabalhar. Atualmente, o custo anual da mão de obra de um soldador experiente no mercado não é inferior a 80.000 yuans, enquanto a soldagem a laser portátil pode ser realizada por operadores comuns. O custo anual da mão de obra é de apenas 50.000 yuans. Se a eficiência da soldagem a laser portátil for o dobro da soldagem a arco de argônio, a economia com a mão de obra pode chegar a 110.000 yuans. Além disso, a soldagem a arco de argônio geralmente requer polimento após a soldagem, enquanto a soldagem a laser portátil praticamente não requer polimento, ou requer apenas um polimento leve, o que reduz o custo da mão de obra para esse serviço. No geral, o período de retorno do investimento em equipamentos de soldagem a laser portátil é de aproximadamente um ano. Com o consumo atual de dezenas de milhões de soldadores a arco de argônio no país, o espaço para substituição pela soldagem a laser portátil é enorme, o que fará com que se espere que o sistema de soldagem a laser portátil inaugure um período de rápido crescimento.

Vantagens do sistema de soldagem a laser portátil

(2) O campo de aplicação continua a expandir-se e a soldagem a laser está a abrir novas oportunidades de desenvolvimento.

A tecnologia de soldagem a laser é um novo tipo de tecnologia de processamento que aplica energia direcional para processamento sem contato. Ela é fundamentalmente diferente dos métodos de soldagem tradicionais. Pode ser integrada a muitas outras tecnologias e dar origem a tecnologias e indústrias emergentes, que poderão substituir a soldagem tradicional em mais campos.

Com o rápido avanço da informatização social, a microeletrônica relacionada à tecnologia da informação, bem como a computação, as comunicações, a integração de eletrônicos de consumo e outras indústrias estão em plena expansão, trilhando o caminho da miniaturização e integração contínua de componentes. Nesse contexto, a preparação, a conexão e a embalagem de microcomponentes, garantindo alta precisão e confiabilidade aos produtos, são problemas urgentes a serem superados. Como resultado, a tecnologia de soldagem de alta eficiência, alta precisão e baixo dano está se tornando gradualmente uma parte indispensável para o desenvolvimento da manufatura avançada contemporânea. Nos últimos anos, a soldagem a laser tem aumentado gradativamente em áreas de micromecanização fina, como baterias, automóveis e eletrônicos de consumo, bem como em campos de tecnologia avançada de alta complexidade, como motores aeronáuticos, foguetes e motores automotivos. Os equipamentos de soldagem a laser abriram novas oportunidades de desenvolvimento.