レーザー溶接業界の現状と競争環境分析

レーザー溶接とは、レーザーの高エネルギーを用いて金属やその他の熱可塑性材料を接合する加工方法を指します。動作原理や加工条件の違いにより、レーザー溶接は熱伝導溶接、深溶け込み溶接、ハイブリッド溶接、レーザーろう付け、レーザー伝導溶接の5種類に分類されます。

レーザー溶接は、従来の溶接方法と比較して、溶け込みが深く、溶接速度が速く、変形が少なく、溶接環境への要求が低く、出力密度が高く、磁場の影響を受けないなど、新しいタイプの溶接方法である。導電性材料に限定されず、真空作業条件を必要とせず、溶接プロセス中にX線も発生しない。そのため、ハイエンドの精密製造分野で広く利用されている。

レーザー溶接の応用分野の分析

レーザー溶接は、高精度、クリーンで環境に優しい、加工可能な材料の種類が豊富、高効率などの利点を持ち、幅広い用途があります。現在、レーザー溶接は、パワーバッテリー、自動車、家電製品、光通信などの分野で広く利用されています。

（１）電源用バッテリー

リチウムイオン電池やバッテリーパックの製造工程は数多くあり、防爆弁のシール溶接、タブ溶接、バッテリーポールスポット溶接、パワーバッテリーシェルとカバーのシール溶接、モジュールとパックの溶接など、さまざまな工程がありますが、レーザー溶接が最適な工程です。たとえば、レーザー溶接はバッテリー防爆弁の溶接効率と気密性を向上させることができます。同時に、レーザー溶接のビーム品質が優れているため、溶接スポットを小さくすることができ、高反射率のアルミニウムストリップ、銅ストリップ、狭帯域バッテリー電極ベルト溶接に適しています。

（２）自動車

自動車製造工程におけるレーザー溶接の応用は、主に以下の3種類に分類される。すなわち、厚みの異なる板材のレーザーテーラー溶接、車体アセンブリおよびサブアセンブリのレーザー組立溶接、そして自動車部品のレーザー溶接である。

レーザーテーラー溶接は、車体設計および製造において用いられます。車体の設計や性能要件に応じて、厚み、材質、性能が異なる、あるいは同じ板材をレーザー切断・組立技術で一体化し、プレス加工によって車体部品に成形します。現在、レーザーテーラー溶接された板材は、荷室補強板、荷室内張り、ショックアブソーバーサポート、後輪カバー、側壁内張り、ドア内張り、前床、前縦梁、バンパー、横梁、ホイールカバー、Bピラーコネクター、センターピラーなど、車体の様々な部分に広く使用されています。

車体レーザー溶接は、主に組立溶接、側壁・上部カバー溶接、後工程溶接に分けられます。自動車産業におけるレーザー溶接の活用は、一方では車両重量の軽減、車両の機動性の向上、燃費の削減につながり、他方では製品性能の向上、品質向上、技術革新にも貢献します。

自動車部品へのレーザー溶接の利用は、溶接部の変形がほとんどなく、溶接速度が速く、溶接後の熱処理が不要であるという利点があります。現在、レーザー溶接は、トランスミッションギア、バルブリフター、ドアヒンジ、ドライブシャフト、ステアリングシャフト、エンジン排気管、クラッチ、ターボチャージャーアクスル、シャーシなどの自動車部品の製造に広く利用されています。

（３）マイクロエレクトロニクス産業

近年、電子産業の小型化が進むにつれ、各種電子部品の体積はますます小さくなり、従来の溶接方法の欠点が徐々に明らかになってきた。部品が損傷したり、溶接効果が基準を満たさなかったりといった問題が生じたのである。こうした状況において、レーザー溶接は、深溶け込み、高速性、低変形といった利点から、センサーパッケージ、集積回路、ボタン電池などのマイクロエレクトロニクス加工分野で広く利用されるようになった。

3．レーザー溶接市場の発展状況

（１）市場浸透率の改善が依然として必要である

レーザー溶接技術は、従来の機械加工技術と比較して大きな利点があるものの、下流産業における応用促進において、普及率が不十分であるという課題が依然として残っている。従来型の製造企業は、従来型の生産ラインや機械設備を早期に導入し、企業生産において重要な役割を果たしてきたため、より高度なレーザー溶接生産ラインへの置き換えには莫大な設備投資が必要となり、製造業者にとって大きな課題となっている。そのため、現段階では、レーザー加工装置は主に生産能力に対する需要が高く、生産拡大が顕著ないくつかの重要な産業分野に集中している。他の産業のニーズをより効果的に喚起する必要がある。

（２）市場規模の着実な成長

レーザー溶接、レーザー切断、レーザーマーキングは、レーザー加工の「三本柱」を構成しています。近年、レーザー技術の進歩とレーザー価格の低下、そしてレーザー溶接装置の下流用途である新エネルギー車、リチウムイオン電池、ディスプレイパネル、携帯電話、家電製品などの分野における需要の高まりにより、レーザー溶接市場の収益は急速に伸びており、国内レーザー溶接装置市場の急速な成長を後押ししています。

2014年～2020年 中国のレーザー溶接市場規模と成長率

（３）市場は比較的細分化されており、競争環境はまだ安定していない

レーザー溶接市場全体から見ると、地域的かつ下流の個別製造企業という特性から、製造業におけるレーザー溶接市場では比較的集中した競争構造を形成することが難しく、市場全体が比較的細分化されている。現在、国内には300社以上のレーザー溶接関連企業が存在する。主なレーザー溶接企業としては、Han's Laser、Huagong Technologyなどが挙げられる。

4. レーザー溶接の発展動向予測

（１）携帯型レーザー溶接システム市場は急速な成長期に入ると予想される

ファイバーレーザーの価格が大幅に下落し、ファイバー伝送技術とハンドヘルド溶接ヘッド技術が徐々に成熟してきたおかげで、近年、ハンドヘルドレーザー溶接システムが徐々に普及しつつあります。大手企業の中には月間200台を出荷しているところもあり、小規模企業でも月間20台を出荷できるところもあります。同時に、IPG、Han's、Raycusといったレーザー分野の大手企業も、対応するハンドヘルドレーザー製品を発売しています。

従来のアルゴンアーク溶接と比較して、ハンドヘルドレーザー溶接は、家電製品、キャビネット、エレベーターなどの特殊な溶接分野において、溶接品質、操作性、環境保護と安全性、使用コストの面で明らかに優位性があります。使用コストを例にとると、アルゴンアーク溶接の作業員は我が国では特別な職種であり、資格を取得する必要があります。現在、市場に出回っている熟練溶接工の年間人件費は8万元を下回りませんが、ハンドヘルドレーザー溶接では、通常の作業員の年間人件費はわずか5万元です。ハンドヘルドレーザー溶接の効率がアルゴンアーク溶接の2倍であれば、人件費を11万元節約できます。さらに、アルゴンアーク溶接では一般的に溶接後に研磨が必要ですが、ハンドヘルドレーザー溶接では研磨はほとんど不要、またはごくわずかな研磨で済むため、研磨作業員の人件費の一部を節約できます。全体として、ハンドヘルドレーザー溶接装置の投資回収期間は約1年です。現在、国内ではアルゴンアーク溶接が年間数千万ドル規模で消費されており、携帯型レーザー溶接への置き換え余地は非常に大きいため、携帯型レーザー溶接システムは急速な成長期を迎えることが期待される。

携帯型レーザー溶接システムの利点

（２）応用分野は拡大を続けており、レーザー溶接は新たな発展の機会をもたらしている。

レーザー溶接技術は、非接触加工のために指向性エネルギーを用いる新しいタイプの加工技術です。これは従来の溶接方法とは根本的に異なります。他の多くの技術と統合することができ、新たな技術や産業を生み出す可能性があり、より多くの分野で従来の溶接に取って代わる可能性を秘めています。

社会の情報化が急速に進むにつれ、情報技術に関連するマイクロエレクトロニクス、コンピュータ、通信、家電製品の統合などの産業が活況を呈し、部品の小型化と集積化が継続的に進められています。このような産業背景のもと、マイクロ部品の準備、接続、パッケージングを実現し、製品の高精度と高信頼性を確保することは、現在克服すべき喫緊の課題となっています。その結果、高効率、高精度、低損傷の溶接技術は、現代の先進製造業の発展を支える不可欠な要素となりつつあります。近年、レーザー溶接は、パワーバッテリー、自動車、家電製品などの微細加工分野だけでなく、航空エンジン、ロケット、自動車エンジンなどの高度に複雑な構造を持つ先端技術分野においても徐々に普及しており、レーザー溶接装置は新たな発展の機会をもたらしています。