作者：玻色光子公司，顧波

摘要：激光技術(shù)徹底改變了工業(yè)制造，相較于傳統(tǒng)工藝，在精度、效率和多功能性方面實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。探討了激光技術(shù)的最新進(jìn)展，重點(diǎn)介紹了其在工業(yè)制造中的應(yīng)用。深入研究了超快激光、增材制造、激光焊接、切割和表面處理等前沿發(fā)展。提供了來自汽車、航空航天、電子、醫(yī)療及農(nóng)業(yè)等各個(gè)行業(yè)的真實(shí)案例，反映出激光技術(shù)的變革性影響。此外，還討論了人工智能驅(qū)動(dòng)的激光系統(tǒng)、綠色和藍(lán)光激光，以及混合制造工藝等新興趨勢；展望了激光技術(shù)在工業(yè)制造中的未來，指出了潛在的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

關(guān)鍵詞：激光加工；激光焊接；激光增材制造；激光器；激光表面處理；激光混合制造工藝；激光清洗；激光輔助加工

1、序言

激光技術(shù)已成為現(xiàn)代工業(yè)制造的基石，使曾經(jīng)被認(rèn)為不可能的工藝成為可能。自1960年發(fā)明激光以來，其應(yīng)用已擴(kuò)展到各個(gè)領(lǐng)域，這得益于激光源、光束傳輸系統(tǒng)和控制技術(shù)的不斷進(jìn)步。在工業(yè)制造中，激光現(xiàn)在是切割、焊接、鉆孔、打標(biāo)和增材制造等應(yīng)用中不可或缺的工具。

激光的獨(dú)特性質(zhì)——相干性、單色性和高強(qiáng)度，使其成為精密制造的理想工具。激光可以聚焦到極小的光斑尺寸，從而實(shí)現(xiàn)微米級的精度。此外，激光加工的非接觸性質(zhì)可最大限度地減少機(jī)械應(yīng)力和污染，使其適合完成精細(xì)和高精度的任務(wù)。

本文旨在全面概述激光技術(shù)的最新發(fā)展，特別關(guān)注其在工業(yè)制造中的應(yīng)用，將探討激光源、光束傳輸系統(tǒng)和過程控制方面的最新進(jìn)展，以及對各種制造過程的影響。通過來自不同行業(yè)的真實(shí)案例，來反映激光技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢。另外，將討論激光技術(shù)的新興趨勢和未來方向，深入了解未來的潛在挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

2、發(fā)展歷程

激光加工技術(shù)的發(fā)展歷程可以追溯到1960年，當(dāng)梅曼發(fā)明了第一臺紅寶石激光器后，標(biāo)志著量子光學(xué)從理論走向了技術(shù)工程。隨后的幾十年里，激光技術(shù)經(jīng)歷了從基礎(chǔ)研究到工業(yè)應(yīng)用的快速轉(zhuǎn)變。1964年，帕特爾發(fā)明了第一臺CO₂激光器；1965年，貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了第一臺YAG激光器。這些激光器的出現(xiàn)，為激光加工技術(shù)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

20世紀(jì)70年代初，YAG激光器開始作為微型件切割與焊接的重要光源，并逐步在生產(chǎn)中得到應(yīng)用。隨著激光器質(zhì)量的不斷提高和輸出功率的大幅增加，激光加工技術(shù)逐漸普及并廣泛應(yīng)用于電子、鐘表、集成電路等工業(yè)領(lǐng)域。80年代，CO₂激光器和YAG激光器的連續(xù)運(yùn)行和脈沖運(yùn)行方式得以實(shí)現(xiàn)，激光的模式也從多模輸出發(fā)展到基?；蚪咏］敵?，進(jìn)一步推動(dòng)了激光加工技術(shù)的普及與應(yīng)用。

近年來，光纖激光器和超快激光器的發(fā)展為激光加工技術(shù)帶來了新的突破。光纖激光器具有巨大的輸出功率、良好的光束質(zhì)量和轉(zhuǎn)換效率，使激光材料加工更具吸引力。而超快激光器則實(shí)現(xiàn)了超微細(xì)（亞微米至納米級）加工，并可在透明材料內(nèi)部進(jìn)行加工，為激光加工技術(shù)開辟了新的應(yīng)用領(lǐng)域。

激光加工技術(shù)涉及多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，包括激光束的產(chǎn)生、傳輸、聚焦，以及與被加工材料的相互作用等。

（1）激光器技術(shù)：激光器是激光加工技術(shù)的核心部件。目前，常用的激光器按激活介質(zhì)的種類可以分為固體激光器和氣體激光器。固體激光器（如YAG激光器、光纖激光器）具有結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定性好、輸出功率高等優(yōu)點(diǎn)；氣體激光器（如CO₂激光器）則具有波長長、易于聚焦、適用于厚材料加工等特點(diǎn)。

（2）光學(xué)系統(tǒng)：光學(xué)系統(tǒng)負(fù)責(zé)將激光器產(chǎn)生的激光束傳輸并聚焦到被加工材料上。這包括透鏡、反射鏡、光闌等光學(xué)元件的精確設(shè)計(jì)和組裝。光學(xué)系統(tǒng)的性能直接影響激光加工的精度和效率。

（3）控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)激光加工過程的自動(dòng)化和精確控制。這包括激光器的開關(guān)控制、加工參數(shù)的設(shè)定和調(diào)整、加工過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測和反饋等。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，激光加工控制系統(tǒng)的智能化水平不斷提高。

（4）輔助技術(shù)：激光加工過程中還需要一些輔助技術(shù)，如氣體保護(hù)、冷卻系統(tǒng)、廢料收集等。這些輔助技術(shù)對于保證激光加工過程的穩(wěn)定性和安全性至關(guān)重要。

總之，激光加工技術(shù)以其高精度、高效率、無污染等優(yōu)點(diǎn)，在眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

3、激光技術(shù)的最新發(fā)展

3.1 超快激光器

超快激光器發(fā)射的脈沖范圍為飛秒（10^－15s）至皮秒（10^－12s），已成為工業(yè)制造領(lǐng)域的變革者。這些激光器在極短的脈沖中提供極高的峰值功率，能夠以最小的熱影響區(qū)進(jìn)行精確的材料加工。這使其非常適合需要高精度和最小熱損傷的應(yīng)用場景，例如微加工、表面結(jié)構(gòu)化和醫(yī)療器械制造等。

（1）微加工：超快激光器廣泛應(yīng)用于微加工，其中精度和最小熱損傷至關(guān)重要。例如，在電子行業(yè)，超快激光器用于在直徑小至10μm的印刷電路板（PCB）上鉆微孔，可增加電路密度并提高電子設(shè)備的性能。例如，三星采用飛秒激光切割技術(shù)，制造超高精度MicroLED芯片，提高了顯示屏的亮度和耐用性；比亞迪動(dòng)力電池生產(chǎn)采用超快激光焊接技術(shù)，使動(dòng)力電池內(nèi)部連接更加緊密，提高了充放電效率，同時(shí)避免了傳統(tǒng)焊接工藝導(dǎo)致的微裂紋問題。

（2）表面結(jié)構(gòu)化：使用超快激光進(jìn)行表面結(jié)構(gòu)化是另一個(gè)備受關(guān)注的領(lǐng)域。通過精確控制激光參數(shù)，可以在材料表面創(chuàng)建微結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)其功能特性。例如，超快激光可在金屬上創(chuàng)建超疏水表面，用于自清潔、防結(jié)冰和防腐涂層。

3.2 光纖激光器

光纖激光器因其高效率、高可靠性和緊湊的尺寸而在工業(yè)制造中得到廣泛應(yīng)用。這些激光器使用加入有Er（鉺）、Yb（鐿）或Tm（銩）等稀土元素的光纖作為增益介質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)高功率輸出和出色的光束質(zhì)量。

（1）高功率切割與焊接：光纖激光器廣泛應(yīng)用于高功率切割與焊接應(yīng)用。例如，在汽車行業(yè)，光纖激光器用于以高精度和高速度切割與焊接高強(qiáng)度鋼部件，可顯著提高車輛的安全性和燃油效率。

（2）增材制造：光纖激光器還廣泛用于增材制造工藝，如選區(qū)激光熔化（SLM）和直接金屬沉積（DMD）。這些工藝涉及金屬粉末的逐層沉積，采用高功率激光器使金屬粉末熔化或熔合。光纖激光器提供必要的功率和光束質(zhì)量，以實(shí)現(xiàn)具有復(fù)雜幾何形狀的致密、高強(qiáng)度金屬部件。

近年來，大面積3D打?。ˋrea Printing) 正在興起，它或?qū)⒏淖儌鹘y(tǒng)的激光3D打印，進(jìn)入低成本制造生產(chǎn)。

3.3 半導(dǎo)體激光器

半導(dǎo)體激光器，也稱為二極管激光器，近年來取得了重大進(jìn)展，特別是在功率輸出和光束質(zhì)量方面。這些激光器效率高、結(jié)構(gòu)緊湊，適用于廣泛的工業(yè)應(yīng)用。

（1）激光熔覆和表面處理：半導(dǎo)體激光器通常用于激光熔覆和表面處理應(yīng)用。激光熔覆涉及在基材上沉積保護(hù)涂層，以增強(qiáng)其耐磨性、耐蝕性或熱性能。半導(dǎo)體激光器特別適合這種應(yīng)用，因?yàn)槠湫矢?，且能夠在大面積上提供均勻的光束。

（2）激光退火：激光退火是半導(dǎo)體激光器的另一個(gè)重要應(yīng)用，特別是在半導(dǎo)體行業(yè)。該過程涉及對材料進(jìn)行局部加熱以改變其晶體結(jié)構(gòu)，從而改善其電氣性能。半導(dǎo)體激光器用于硅晶片退火，從而能夠生產(chǎn)高性能晶體管和其他電子元件。

3.4 CO₂ 激光器

CO₂激光器使用CO₂、N₂和He的混合氣體作為增益介質(zhì)，幾十年來一直是工業(yè)制造的支柱。盡管近年來CO₂激光器在某種程度上被光纖和二極管激光器所掩蓋，但其在某些應(yīng)用中仍然發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，尤其是那些涉及非金屬材料的應(yīng)用。

（1）非金屬材料的切割和雕刻 CO₂激光器廣泛用于切割和雕刻非金屬材料，如塑料、木材、玻璃和陶瓷。在包裝行業(yè)，CO₂激光器用于在紙板和塑料包裝材料上切割和雕刻復(fù)雜的圖案。

（2） 醫(yī)療應(yīng)用 CO₂激光器還適于各種醫(yī)療應(yīng)用，特別是在外科手術(shù)和皮膚病學(xué)中。在外科手術(shù)中，CO₂激光器用于精確的組織消融，對其周圍組織的損傷最小。在皮膚科，CO₂激光器用于皮膚重修、疤痕去除，以及治療疣和皮膚癌等疾病。

4、激光技術(shù)在工業(yè)制造中的應(yīng)用

4.1 激光切割

激光切割是激光技術(shù)在工業(yè)制造中最廣泛的應(yīng)用之一。與傳統(tǒng)切割方法相比，它具有多種優(yōu)勢，包括精度高、速度快以及切割復(fù)雜形狀的能力。激光切割技術(shù)被廣泛應(yīng)用于汽車制造、航空航天、金屬加工等行業(yè)。

高功率激光器切割在重工業(yè)的應(yīng)用，如馬士基船舶制造使用100kW光纖激光器進(jìn)行厚鋼板切割，替代傳統(tǒng)等離子切割，可減少切割誤差，提高焊接質(zhì)量。

（1）汽車工業(yè)：在汽車工業(yè)中，激光切割用于生產(chǎn)從車身面板到發(fā)動(dòng)機(jī)的各種部件。例如，光纖激光器用于高精度切割高強(qiáng)度鋼部件，從而實(shí)現(xiàn)汽車的輕量化。激光切割的使用還減少了二次精加工操作的需求，從而節(jié)省了成本并提高了生產(chǎn)效率。

特斯拉的Model Y和Model 3生產(chǎn)線廣泛應(yīng)用激光切割技術(shù)，在車身鈑金加工過程中，采用6kW光纖激光切割機(jī)，相較傳統(tǒng)沖壓工藝，激光切割減少了材料浪費(fèi)，提高了切割精度，使車身結(jié)構(gòu)更加輕量化。

（2）航空航天工業(yè)：航空航天工業(yè)也受益于激光切割技術(shù)，特別是在生產(chǎn)由鈦和復(fù)合材料等先進(jìn)材料制成的復(fù)雜部件方面。例如，超快激光可用于切割形狀復(fù)雜的鈦合金部件，同時(shí)最大程度地減少熱損傷，確保部件的結(jié)構(gòu)完整性，顯著提高了航空航天部件的性能和安全性。

空客使用激光切割技術(shù)加工碳纖維復(fù)合材料（CFRP）機(jī)身結(jié)構(gòu)，確保機(jī)身組件符合高強(qiáng)度和輕量化的要求。相比傳統(tǒng)機(jī)械加工，激光切割避免了材料熱損傷，提高了加工精度和生產(chǎn)效率。

4.2 激光焊接

激光焊接是激光技術(shù)在工業(yè)制造中的另一個(gè)關(guān)鍵應(yīng)用。與傳統(tǒng)焊接方法相比，它具有多種優(yōu)勢，包括精度高、熱輸入最小以及能夠焊接不同材料。另外，需關(guān)注的一個(gè)趨勢是，手?jǐn)y式激光焊接成為了快速成長的應(yīng)用領(lǐng)域。

美國 IPG 光子公司的超高功率光纖激光器（100kW級別）已成功應(yīng)用于船舶制造業(yè)的厚鋼板切割和焊接，提高了焊接強(qiáng)度，并減少了焊接缺陷。中國銳科激光研制了300kW級別的高功率光纖激光器，應(yīng)用于鋼鐵加工、船舶制造等領(lǐng)域，大幅提升了工業(yè)加工效率。

（1）汽車行業(yè)：在汽車行業(yè)中，激光焊接用于連接車身面板、發(fā)動(dòng)機(jī)部件和其他關(guān)鍵部件。例如，光纖激光器用于高精度焊接高強(qiáng)度鋼部件，從而形成堅(jiān)固耐用的接頭。激光焊接的使用還使生產(chǎn)輕型車輛成為可能，同時(shí)提高了燃油效率和安全性。在寶馬（BMW）汽車的自動(dòng)化生產(chǎn)線上，采用激光拼焊技術(shù)，使汽車門板由不同厚度的鋼板焊接而成，優(yōu)化了車身強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了減重效果。寶馬還采用激光遠(yuǎn)程焊接，使車身焊接速度提高80%，同時(shí)焊縫質(zhì)量更加穩(wěn)定。

近年來，激光焊接成為了新能源汽車電池制造不可缺少的關(guān)鍵制造技術(shù)。

（2）電子行業(yè)：在電子行業(yè)中，激光焊接用于高精度連接小而精密的部件。例如，二極管激光器用于焊接鋰離子電池中的電池片，確?？煽康碾姎膺B接。激光焊接的使用還使生產(chǎn)更小、更緊湊的電子設(shè)備成為可能。

（3）航空航天工業(yè)：波音787夢幻客機(jī)采用激光焊接工藝連接鈦合金與復(fù)合材料，大幅減少了鉚釘數(shù)量，降低了機(jī)身重量，提高了燃油效率。

4.3 增材制造

增材制造也稱為3D打印，已被激光技術(shù)徹底改變。基于激光的增材制造工藝，例如選區(qū)激光熔化和直接金屬沉積，能夠生產(chǎn)具有高精度和高強(qiáng)度的復(fù)雜金屬部件。

（1）航空航天工業(yè)：在航空航天工業(yè)中，基于激光的增材制造被用于生產(chǎn)渦輪葉片和燃油噴嘴等復(fù)雜部件。例如，選區(qū)激光熔化用于生產(chǎn)具有復(fù)雜內(nèi)部冷卻通道的鈦渦輪葉片，從而提高噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和效率。增材制造的使用還減少了材料浪費(fèi)和交貨時(shí)間，從而節(jié)省了成本并提高了生產(chǎn)效率。西門子能源公司使用激光增材制造來生產(chǎn)燃?xì)廨啓C(jī)旋轉(zhuǎn)器。圖1所示為通用電氣采用激光增材制造生產(chǎn)LEAP航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴嘴，相較于傳統(tǒng)機(jī)械加工，噴嘴的制造時(shí)間縮短至原來的1/3，且零部件重量降低了25%。

（2）醫(yī)療行業(yè)：在醫(yī)療行業(yè)中，基于激光的增材制造用于生產(chǎn)定制植入物和假肢。例如，選區(qū)激光熔化用于生產(chǎn)具有復(fù)雜幾何形狀的鈦牙科植入物，以匹配患者的解剖結(jié)構(gòu)。增材制造的使用還能夠生產(chǎn)具有更好生物相容性和性能的患者專用植入物。

（3）汽車制造：法拉利F1賽車的鈦合金部件使用激光增材制造技術(shù)制造，提高了零部件的耐熱性和強(qiáng)度，助力賽車優(yōu)化空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)。2024年10月，意大利豪華跑車品牌法拉利正式發(fā)布了全新F80超級跑車，這款車型不僅在動(dòng)力、設(shè)計(jì)和技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)了顯著提升，更是在制造過程中采用了增材制造技術(shù)，標(biāo)志著汽車制造業(yè)的一次重大飛躍。F80超級跑車首次采用增材制造技術(shù)生產(chǎn)了主動(dòng)懸架系統(tǒng)的上叉臂。傳統(tǒng)的上叉臂設(shè)計(jì)復(fù)雜且對重量極為敏感，而增材制造技術(shù)則能提供更高的精度和靈活性，如圖2所示。

4.4 激光打標(biāo)和雕刻

激光打標(biāo)和雕刻廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造，用于產(chǎn)品識別、品牌塑造和可追溯性。與傳統(tǒng)打標(biāo)方法相比，激光打標(biāo)具有多種優(yōu)勢，包括精度高、持久性強(qiáng)以及能夠標(biāo)記多種材料。蘋果公司采用紫外激光打標(biāo)技術(shù)在iPhone后殼上刻印序列號和Logo，與傳統(tǒng)蝕刻工藝相比，激光打標(biāo)不會損傷材料表面，標(biāo)記清晰且耐磨損。

（1）汽車行業(yè)：在汽車行業(yè)，激光打標(biāo)用于在零件上標(biāo)記序列號、條形碼和其他識別信息。例如，光纖激光器用于高精度標(biāo)記發(fā)動(dòng)機(jī)部件，確保整個(gè)生產(chǎn)過程的可追溯性。另外，激光打標(biāo)的使用還提高了庫存管理和質(zhì)量控制的效率。

（2）電子行業(yè)：在電子行業(yè)，激光打標(biāo)用于高精度標(biāo)記PCB、半導(dǎo)體晶圓和其他部件。例如，超快激光器用于在微芯片上標(biāo)記識別碼，確?？勺匪菪院唾|(zhì)量控制。另外，激光打標(biāo)的使用還使生產(chǎn)更小、更緊湊的電子設(shè)備成為可能。

4.5 激光表面處理

激光表面處理用于改變材料的表面性能，提高其耐磨性、耐蝕性和熱性能。與傳統(tǒng)的表面處理方法相比，激光表面處理具有多種優(yōu)勢，包括精度高、熱輸入少，以及能夠處理復(fù)雜的幾何形狀。

（1）汽車工業(yè)：在汽車工業(yè)中，激光表面處理用于提高發(fā)動(dòng)機(jī)部件（如活塞和氣缸套）的耐磨性。例如，二極管激光器用于硬化鋼部件的表面，提高其耐用性和力學(xué)性能。另外，激光表面處理的使用還減少了二次精加工操作的需要，從而節(jié)省了成本并提高了生產(chǎn)效率。

（2）航空航天工業(yè)：在航空航天工業(yè)中，激光表面處理用于提高由鈦和復(fù)合材料等先進(jìn)材料制成的部件耐蝕性。例如，CO₂激光器用于在渦輪葉片上施加保護(hù)涂層，提高其性能和壽命。另外，激光表面處理的使用也使輕量化、高性能的航空航天部件的生產(chǎn)成為可能。

4.6 激光清洗

激光清洗是一種環(huán)保、高效的表面處理技術(shù)。法國達(dá)索航空使用激光清洗技術(shù)維護(hù)戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)身，去除氧化層和涂層，而不會損傷金屬表面。IPG推出的激光清洗系統(tǒng)被廣泛用于航空航天零部件表面處理，替代傳統(tǒng)化學(xué)清洗方式。

5、激光技術(shù)的新趨勢

5.1 人工智能驅(qū)動(dòng)的激光系統(tǒng)

人工智能（AI）越來越多地被集成到激光系統(tǒng)中，以增強(qiáng)其性能和能力。人工智能驅(qū)動(dòng)的激光系統(tǒng)可實(shí)時(shí)優(yōu)化工藝參數(shù)，提高激光加工的質(zhì)量和效率。

（1）自適應(yīng)控制：人工智能驅(qū)動(dòng)的自適應(yīng)控制系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)整激光參數(shù)，如功率、脈沖持續(xù)時(shí)間和光束焦點(diǎn)，確保最佳加工條件。例如，在激光焊接中，人工智能驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)可以檢測和補(bǔ)償材料特性的變化，從而實(shí)現(xiàn)一致且高質(zhì)量的焊接。

（2）預(yù)測性維護(hù)：人工智能驅(qū)動(dòng)的預(yù)測性維護(hù)系統(tǒng)可以監(jiān)控激光系統(tǒng)的健康狀況并在潛在故障發(fā)生之前進(jìn)行預(yù)測，這減少了停機(jī)時(shí)間和維護(hù)成本，提高了激光加工操作的整體效率。

5.2 綠光激光器和藍(lán)光激光器

綠光激光器和藍(lán)光激光器發(fā)出可見光譜（分別為約532nm、＜450nm）的光，由于能夠處理傳統(tǒng)紅外激光器難以處理的材料，因此在工業(yè)制造中越來越受歡迎。

（1）銅和金加工：綠光激光器和藍(lán)光激光器特別適合處理高反射材料，例如銅和金，這些材料難以用紅外激光器加工。例如，綠光激光器和藍(lán)光激光器用于焊接電動(dòng)汽車中的銅部件，可確?？煽康碾姎膺B接。另外，綠光激光器和藍(lán)光激光器的使用，還使生產(chǎn)具有改進(jìn)的熱管理的高性能電子設(shè)備成為可能。

（2）醫(yī)療應(yīng)用：綠光激光器適于各種醫(yī)療應(yīng)用，特別是在眼科和皮膚科。例如，綠光激光器用于激光眼科手術(shù)，可高精度矯正視力問題。在皮膚科中，綠光激光器用于治療血管病變和色素病變，對其周圍組織的損傷最小。

5.3 激光混合制造工藝

激光混合制造工藝將激光技術(shù)與CNC加工、超聲波焊接等其他制造技術(shù)相結(jié)合，正在成為工業(yè)制造領(lǐng)域的一種趨勢。

（1）激光輔助加工（LAM） 將激光加熱與車削和銑削等傳統(tǒng)加工工藝相結(jié)合。激光在切削刀具前加熱材料，從而減少切削力并延長刀具壽命。激光輔助加工特別適合加工硬脆材料，如陶瓷和復(fù)合材料。

（2）激光輔助增材制造（LAAM） 將基于激光的增材制造與鑄造和鍛造等傳統(tǒng)制造工藝相結(jié)合。例如，激光輔助增材制造可用于生產(chǎn)具有復(fù)雜幾何形狀的近凈成形組件，然后使用傳統(tǒng)加工工藝進(jìn)行精加工。這減少了材料浪費(fèi)和交貨時(shí)間，從而節(jié)省了成本并提高了生產(chǎn)效率。

6、市場現(xiàn)狀和未來展望

隨著激光源、光束傳輸系統(tǒng)和過程控制的不斷進(jìn)步，激光技術(shù)在工業(yè)制造領(lǐng)域的前景一片光明。人工智能驅(qū)動(dòng)的激光系統(tǒng)、綠色激光和混合制造工藝等新興發(fā)展趨勢有望進(jìn)一步增強(qiáng)激光技術(shù)的功能和應(yīng)用。然而，也存在一些需要面臨的挑戰(zhàn)。例如，激光系統(tǒng)的高成本和對熟練操作員的需求可能會成為應(yīng)用的障礙，特別是對于中小型企業(yè)而言。此外，激光加工對環(huán)境的影響，特別是在能源消耗和廢物產(chǎn)生方面，需要謹(jǐn)慎管理。盡管存在這些挑戰(zhàn)，但激光技術(shù)在工業(yè)制造中的潛在優(yōu)勢是巨大的。隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展，預(yù)計(jì)其在各行各業(yè)生產(chǎn)高性能、輕量化和可持續(xù)產(chǎn)品方面將發(fā)揮越來越重要的作用。

1）隨著激光技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，全球激光加工市場呈現(xiàn)出快速增長的態(tài)勢。有數(shù)據(jù)顯示，至2029年，全球激光技術(shù)市場規(guī)模將攀升至295億美元。這一增長趨勢主要?dú)w功于激光技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，如光纖激光器、半導(dǎo)體激光器和超快激光器的不斷創(chuàng)新，它們在提升效率、性能以及多功能性方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

2）亞太地區(qū)有望在激光加工市場中占據(jù)領(lǐng)先地位，這得益于激光技術(shù)在微電子和機(jī)床領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，以及建筑、航空航天和國防等行業(yè)對激光系統(tǒng)的日益增長的需求。特別是在打標(biāo)、雕刻和材料加工等復(fù)雜且耗時(shí)的操作中，激光技術(shù)展現(xiàn)出的顯著優(yōu)勢更是贏得了眾多行業(yè)的青睞。此外，亞洲各國政府為促進(jìn)制造業(yè)發(fā)展所推出的扶持政策和措施，也為激光加工市場的繁榮提供了有力支撐。

3）材料加工領(lǐng)域有望成為激光加工市場的引領(lǐng)者。這一細(xì)分市場的擴(kuò)張，主要?dú)w功于各類材料所具備的多功能性以及對環(huán)保的日益重視。激光加工技術(shù)在金屬、陶瓷、玻璃、復(fù)合材料及塑料等多樣化材料的處理上均表現(xiàn)出色，其多功能性深受汽車、電子、航空航天及醫(yī)療保健等眾多行業(yè)的青睞。相較于傳統(tǒng)加工方法，激光加工不僅材料利用率更高，對環(huán)境的影響也更為輕微。在制造業(yè)日益注重可持續(xù)發(fā)展的背景下，激光加工技術(shù)正成為行業(yè)轉(zhuǎn)型的首選。

4）機(jī)床細(xì)分市場在激光加工領(lǐng)域也占據(jù)了重要地位，并預(yù)計(jì)在未來一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)領(lǐng)跑市場。機(jī)床與激光技術(shù)的融合，使得精確切割、焊接和雕刻成為可能，這在航空航天、汽車制造及電子設(shè)備等行業(yè)尤為重要。隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新，機(jī)床在激光加工市場的競爭力日益增強(qiáng)，越來越多的企業(yè)開始考慮采用激光加工方案。而機(jī)床制造成本的下降與性能的提升，更是讓激光加工成為一種經(jīng)濟(jì)的選擇。

然而，激光加工市場也面臨一些挑戰(zhàn)。部署成本高是當(dāng)前面臨的主要問題之一。激光系統(tǒng)的復(fù)雜性要求使用專用組件、尖端技術(shù)以及嚴(yán)格的安全措施，這些都顯著增加了總體成本。同時(shí)，為了推進(jìn)激光技術(shù)的研發(fā)和確保安全標(biāo)準(zhǔn)，需要大量的投資，這也進(jìn)一步推高了前期成本。另外，缺乏訓(xùn)練有素的專業(yè)人員也是制約激光加工市場發(fā)展的一個(gè)因素。熟練勞動(dòng)力對于操作和維護(hù)激光系統(tǒng)至關(guān)重要，而培養(yǎng)這樣的專業(yè)人員需要時(shí)間和資源。

盡管面臨這些挑戰(zhàn)，但激光加工市場的未來發(fā)展前景仍然值得期待。隨著科技的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，激光加工技術(shù)的應(yīng)用將更加廣泛，市場需求也將持續(xù)旺盛。特別是在增材制造、文化遺產(chǎn)保護(hù)等尖端領(lǐng)域，激光加工技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，為行業(yè)帶來了新的發(fā)展機(jī)遇。

7、結(jié)束語

激光技術(shù)已經(jīng)改變了工業(yè)制造，激光源、光束傳輸系統(tǒng)和過程控制方面的最新進(jìn)展進(jìn)一步擴(kuò)展了激光技術(shù)的功能和應(yīng)用。來自汽車、航空航天、電子和醫(yī)療設(shè)備等各個(gè)行業(yè)的真實(shí)案例反映了激光技術(shù)的變革性影響。

人工智能驅(qū)動(dòng)的激光系統(tǒng)、綠色和藍(lán)色激光器與混合制造工藝等新興趨勢，有望進(jìn)一步增強(qiáng)激光技術(shù)的功能和應(yīng)用。然而，要充分發(fā)揮激光技術(shù)在工業(yè)制造中的潛力，需要解決高成本、對熟練操作員的需求和環(huán)境影響等挑戰(zhàn)。

隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展，預(yù)計(jì)其在各行各業(yè)生產(chǎn)高性能、輕量化和可持續(xù)產(chǎn)品方面將發(fā)揮越來越重要的作用。激光技術(shù)在工業(yè)制造中的前景光明，持續(xù)的進(jìn)步和創(chuàng)新推動(dòng)著行業(yè)向前發(fā)展。（本文發(fā)表于《金屬加工（熱加工）》2025年第3期1~6,16頁，參考文獻(xiàn)略。作者：玻色光子公司，顧波）