การวิเคราะห์สถานะอุตสาหกรรมและภูมิทัศน์การแข่งขันของการเชื่อมด้วยเลเซอร์

การเชื่อมด้วยเลเซอร์ หมายถึง กระบวนการที่ใช้พลังงานเลเซอร์สูงในการเชื่อมโลหะหรือวัสดุเทอร์โมพลาสติกอื่นๆ เข้าด้วยกัน การเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถแบ่งได้ 5 ประเภท ตามหลักการทำงานที่แตกต่างกันและปรับให้เข้ากับสถานการณ์การทำงานที่แตกต่างกัน ได้แก่ การเชื่อมด้วยการนำความร้อน การเชื่อมด้วยการเจาะลึก การเชื่อมแบบไฮบริด การเชื่อมด้วยเลเซอร์ประสาน และการเชื่อมด้วยการนำไฟฟ้าด้วยเลเซอร์

เมื่อเทียบกับวิธีการเชื่อมแบบดั้งเดิมอื่นๆ การเชื่อมด้วยเลเซอร์มีข้อได้เปรียบคือ การเจาะลึก ความเร็วสูง การเสียรูปน้อย ความต้องการต่ำสำหรับสภาพแวดล้อมการเชื่อม ความหนาแน่นกำลังสูง และไม่ได้รับผลกระทบจากสนามแม่เหล็ก การเชื่อมเลเซอร์ไม่ได้จำกัดอยู่แค่วัสดุนำไฟฟ้า ไม่ต้องใช้สภาวะสุญญากาศ และไม่ก่อให้เกิดรังสีเอกซ์ในกระบวนการเชื่อม เป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการผลิตที่มีความแม่นยำสูง

การวิเคราะห์สาขาการประยุกต์ใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์

การเชื่อมด้วยเลเซอร์มีข้อดีคือมีความแม่นยำสูง สะอาด และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม มีการใช้วัสดุแปรรูปหลากหลายประเภท ประสิทธิภาพสูง และอื่นๆ อีกมากมาย และมีการใช้งานที่หลากหลาย ปัจจุบันการเชื่อมด้วยเลเซอร์ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในแบตเตอรี่พลังงาน รถยนต์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค การสื่อสารด้วยแสง และสาขาอื่นๆ

(1) แบตเตอรี่พลังงาน

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนหรือชุดแบตเตอรี่มีกระบวนการผลิตที่หลากหลาย และมีหลายกระบวนการ เช่น การเชื่อมปิดผนึกวาล์วกันระเบิด การเชื่อมแบบแท็บ การเชื่อมจุดขั้วแบตเตอรี่ การเชื่อมปิดผนึกเปลือกและฝาครอบแบตเตอรี่ การเชื่อมโมดูลและแพ็ค ในกระบวนการอื่นๆ การเชื่อมด้วยเลเซอร์ถือเป็นกระบวนการที่ดีที่สุด ยกตัวอย่างเช่น การเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการเชื่อมและความหนาแน่นของอากาศของวาล์วกันระเบิดแบตเตอรี่ ขณะเดียวกัน เนื่องจากคุณภาพของลำแสงในการเชื่อมด้วยเลเซอร์ดี จึงทำให้จุดเชื่อมมีขนาดเล็กลง และเหมาะสำหรับการเชื่อมแผ่นอลูมิเนียม แผ่นทองแดง และอิเล็กโทรดแบตเตอรี่แบบแถบแคบที่มีค่าการสะท้อนแสงสูง การเชื่อมด้วยสายพานมีข้อดีเฉพาะตัว

(2) รถยนต์

การประยุกต์ใช้การเชื่อมเลเซอร์ในกระบวนการผลิตยานยนต์มีอยู่ 3 ประเภทหลักๆ ได้แก่ การเชื่อมเลเซอร์ตามสั่งสำหรับแผ่นที่มีความหนาไม่เท่ากัน การเชื่อมประกอบด้วยเลเซอร์ของชิ้นส่วนตัวถังและชิ้นส่วนประกอบย่อย และการเชื่อมเลเซอร์สำหรับชิ้นส่วนรถยนต์

การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบเทเลอร์ถูกนำมาใช้ในการออกแบบและผลิตตัวถังรถยนต์ แผ่นโลหะที่มีความหนา วัสดุ และประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน จะถูกเชื่อมเข้าด้วยกันเป็นชิ้นเดียวด้วยเทคโนโลยีการตัดและประกอบด้วยเลเซอร์ ตามความต้องการด้านการออกแบบและสมรรถนะที่แตกต่างกันของตัวถังรถยนต์ จากนั้นจึงนำไปปั๊มขึ้นรูปเป็นชิ้นส่วนตัวถังรถยนต์ ปัจจุบัน แผ่นโลหะเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบเทเลอร์ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในชิ้นส่วนต่างๆ ของตัวถังรถยนต์ เช่น แผ่นเสริมความแข็งแรงช่องเก็บสัมภาระ แผงด้านในช่องเก็บสัมภาระ ฐานรองรับโช้คอัพ ฝาครอบล้อหลัง แผงด้านในผนังด้านข้าง แผงด้านในประตู พื้นด้านหน้า คานขวางด้านหน้า กันชน คานขวาง ฝาครอบล้อ ข้อต่อเสาบี เสากลาง ฯลฯ

การเชื่อมด้วยเลเซอร์สำหรับตัวถังรถยนต์แบ่งออกเป็นการเชื่อมประกอบชิ้นส่วน การเชื่อมผนังด้านข้างและฝากระโปรง และการเชื่อมส่วนต่อๆ ไป การใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์ในอุตสาหกรรมยานยนต์สามารถลดน้ำหนักของรถยนต์ เพิ่มความคล่องตัวของรถยนต์ และลดการใช้น้ำมันเชื้อเพลิง อีกทั้งยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ ยกระดับคุณภาพและความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี

การใช้การเชื่อมเลเซอร์สำหรับชิ้นส่วนรถยนต์มีข้อดีคือแทบไม่มีการเสียรูปของชิ้นงานที่เชื่อม ความเร็วในการเชื่อมที่รวดเร็ว และไม่จำเป็นต้องอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อม ปัจจุบัน การเชื่อมเลเซอร์ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการผลิตชิ้นส่วนรถยนต์ เช่น เฟืองเกียร์ ตัวยกวาล์ว บานพับประตู เพลาขับ เพลาพวงมาลัย ท่อไอเสียเครื่องยนต์ คลัตช์ เพลาเทอร์โบชาร์จเจอร์ และแชสซี

(3) อุตสาหกรรมไมโครอิเล็กทรอนิกส์

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การพัฒนาของอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ในทิศทางของการย่อส่วน ทำให้ปริมาณชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ มีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ และข้อบกพร่องของวิธีการเชื่อมแบบดั้งเดิมก็ค่อยๆ ปรากฏให้เห็น ส่วนประกอบต่างๆ อาจเสียหายหรือประสิทธิภาพการเชื่อมไม่ได้มาตรฐาน ในกรณีนี้ การเชื่อมด้วยเลเซอร์ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในสาขาการประมวลผลไมโครอิเล็กทรอนิกส์ เช่น การบรรจุเซ็นเซอร์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบบูรณาการ และแบตเตอรี่กระดุม เนื่องจากมีข้อดีหลายประการ เช่น การเจาะลึก ความเร็วสูง และการเสียรูปน้อย

3. สถานะการพัฒนาตลาดการเชื่อมด้วยเลเซอร์

(1) อัตราการเจาะตลาดยังต้องปรับปรุงอีกมาก

เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีการตัดเฉือนแบบดั้งเดิม เทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์มีข้อได้เปรียบที่สำคัญ แต่ก็ยังมีปัญหาเรื่องอัตราการเจาะทะลุที่ไม่เพียงพอต่อการส่งเสริมการใช้งานในอุตสาหกรรมปลายน้ำ เนื่องจากบริษัทผู้ผลิตแบบดั้งเดิมมีสายการผลิตและอุปกรณ์เครื่องกลแบบเดิมที่เปิดตัวเร็วกว่า และมีบทบาทสำคัญในการผลิตของบริษัท การแทนที่สายการผลิตการเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่ทันสมัยกว่าจึงหมายถึงการลงทุนมหาศาล ซึ่งเป็นความท้าทายอย่างยิ่งสำหรับผู้ผลิต ดังนั้น อุปกรณ์แปรรูปด้วยเลเซอร์ในระยะนี้จึงกระจุกตัวอยู่ในหลายภาคอุตสาหกรรมสำคัญที่มีความต้องการกำลังการผลิตสูงและการขยายกำลังการผลิตอย่างชัดเจน ความต้องการของอุตสาหกรรมอื่นๆ ยังคงต้องได้รับการกระตุ้นอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

(2) การเติบโตที่มั่นคงในขนาดตลาด

การเชื่อมด้วยเลเซอร์ การตัดด้วยเลเซอร์ และการทำเครื่องหมายด้วยเลเซอร์ รวมกันเป็น “สามประสาน” ของช่างกลเลเซอร์ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความต้องการอุปกรณ์เชื่อมเลเซอร์ รถยนต์พลังงานใหม่ แบตเตอรี่ลิเธียม แผงจอแสดงผล อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคโทรศัพท์มือถือ และสาขาอื่นๆ ล้วนได้รับประโยชน์จากความก้าวหน้าของเทคโนโลยีเลเซอร์ และราคาเลเซอร์ที่ลดลง การเติบโตอย่างรวดเร็วของรายได้ในตลาดการเชื่อมด้วยเลเซอร์ ส่งผลให้ตลาดอุปกรณ์เชื่อมเลเซอร์ในประเทศเติบโตอย่างรวดเร็ว

ขนาดและอัตราการเติบโตของตลาดการเชื่อมด้วยเลเซอร์ของจีนในปี 2014-2020

(3) ตลาดมีการแบ่งแยกค่อนข้างมาก และภูมิทัศน์การแข่งขันยังไม่มั่นคง

จากมุมมองของตลาดการเชื่อมเลเซอร์โดยรวม เนื่องจากลักษณะเฉพาะของบริษัทผู้ผลิตแบบแยกส่วนระดับภูมิภาคและระดับปลายน้ำ ทำให้ตลาดการเชื่อมเลเซอร์ในภาคการผลิตมีการแข่งขันที่ค่อนข้างเข้มข้นได้ยาก และตลาดการเชื่อมเลเซอร์โดยรวมก็ค่อนข้างกระจัดกระจาย ปัจจุบันมีบริษัทในประเทศมากกว่า 300 แห่งที่ดำเนินธุรกิจเชื่อมเลเซอร์ บริษัทเชื่อมเลเซอร์หลักๆ ได้แก่ Han's Laser, Huagong Technology และอื่นๆ

4. การคาดการณ์แนวโน้มการพัฒนาการเชื่อมด้วยเลเซอร์

(1) คาดว่าระบบเชื่อมเลเซอร์แบบมือถือจะเข้าสู่ช่วงเติบโตอย่างรวดเร็ว

ด้วยต้นทุนของเลเซอร์ไฟเบอร์ที่ลดลงอย่างมาก ประกอบกับความก้าวหน้าอย่างค่อยเป็นค่อยไปของเทคโนโลยีการส่งผ่านเส้นใยและหัวเชื่อมแบบพกพา ระบบเชื่อมเลเซอร์แบบพกพาจึงค่อยๆ ได้รับความนิยมในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา บางบริษัทได้ส่งออกเลเซอร์ไปยังไต้หวันแล้ว 200 เครื่อง และบางบริษัทขนาดเล็กก็สามารถส่งออกได้ถึง 20 เครื่องต่อเดือน ขณะเดียวกัน บริษัทชั้นนำในอุตสาหกรรมเลเซอร์ เช่น IPG, Han's และ Raycus ก็ได้เปิดตัวผลิตภัณฑ์เลเซอร์แบบพกพาที่สอดคล้องด้วยเช่นกัน

เมื่อเทียบกับการเชื่อมอาร์กอนแบบดั้งเดิม การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบมือถือมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในด้านคุณภาพการเชื่อม การใช้งาน การปกป้องสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัย รวมถึงต้นทุนการใช้งานในงานเชื่อมที่ไม่ซับซ้อน เช่น เครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน ตู้ และลิฟต์ ยกตัวอย่างเช่น ต้นทุนการใช้งาน ผู้ปฏิบัติงานเชื่อมอาร์กอนมีตำแหน่งพิเศษในประเทศของผมและจำเป็นต้องได้รับการรับรองจึงจะทำงานได้ ปัจจุบัน ต้นทุนแรงงานต่อปีของช่างเชื่อมมืออาชีพในตลาดไม่ต่ำกว่า 80,000 หยวน ในขณะที่การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบมือถือสามารถใช้แรงงานทั่วไปได้เพียง 50,000 หยวนต่อปี หากประสิทธิภาพของการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบมือถือสูงกว่าการเชื่อมด้วยอาร์กอนแบบเดิมสองเท่า จะสามารถประหยัดต้นทุนแรงงานได้ถึง 110,000 หยวน นอกจากนี้ การเชื่อมด้วยอาร์กอนโดยทั่วไปต้องขัดเงาหลังการเชื่อม ในขณะที่การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบมือถือแทบไม่ต้องขัดเงา หรือขัดเพียงเล็กน้อย ซึ่งช่วยประหยัดต้นทุนแรงงานของผู้ปฏิบัติงานขัดเงาได้บางส่วน โดยรวมแล้ว ระยะเวลาคืนทุนของอุปกรณ์เชื่อมเลเซอร์แบบมือถืออยู่ที่ประมาณ 1 ปี ด้วยการบริโภคเครื่องเชื่อมอาร์กอนในปัจจุบันนับสิบล้านเครื่องในประเทศ ทำให้พื้นที่ทดแทนการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบพกพามีมหาศาล ซึ่งจะทำให้ระบบเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบพกพาคาดว่าจะนำมาซึ่งการเติบโตอย่างรวดเร็ว

ข้อดีของระบบเชื่อมเลเซอร์แบบพกพา

(2) สาขาการใช้งานยังคงขยายตัวต่อไป และการเชื่อมด้วยเลเซอร์กำลังเปิดโอกาสการพัฒนาใหม่ๆ

เทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นเทคโนโลยีการประมวลผลรูปแบบใหม่ที่ใช้พลังงานแบบกำหนดทิศทางสำหรับการประมวลผลแบบไร้สัมผัส มีความแตกต่างโดยพื้นฐานจากวิธีการเชื่อมแบบดั้งเดิม เทคโนโลยีนี้สามารถนำไปบูรณาการกับเทคโนโลยีอื่นๆ ได้มากมาย และก่อให้เกิดเทคโนโลยีและอุตสาหกรรมใหม่ๆ ที่จะเข้ามาแทนที่การเชื่อมแบบดั้งเดิมในสาขาต่างๆ ได้มากขึ้น

ด้วยความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีสารสนเทศทางสังคม อุตสาหกรรมไมโครอิเล็กทรอนิกส์ที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีสารสนเทศ รวมถึงอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์ การสื่อสาร การบูรณาการอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค และอุตสาหกรรมอื่นๆ กำลังเฟื่องฟู และกำลังก้าวสู่เส้นทางของการย่อส่วนและบูรณาการส่วนประกอบอย่างต่อเนื่อง ภายใต้บริบทของอุตสาหกรรมนี้ การตระหนักถึงการเตรียม การเชื่อมต่อ และการบรรจุส่วนประกอบขนาดเล็ก รวมถึงการรับประกันความแม่นยำสูงและความน่าเชื่อถือสูงของผลิตภัณฑ์ ถือเป็นปัญหาเร่งด่วนที่ต้องได้รับการแก้ไข ส่งผลให้เทคโนโลยีการเชื่อมที่มีประสิทธิภาพสูง ความแม่นยำสูง และความเสียหายต่ำ กำลังค่อยๆ กลายเป็นส่วนสำคัญในการสนับสนุนการพัฒนาการผลิตขั้นสูงในปัจจุบัน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การเชื่อมด้วยเลเซอร์ได้เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในสาขาการกลึงขนาดเล็ก เช่น แบตเตอรี่พลังงาน รถยนต์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค รวมถึงโครงสร้างที่ซับซ้อนสูงของสาขาเทคโนโลยีขั้นสูง เช่น เครื่องยนต์อากาศยาน เครื่องบินจรวด และเครื่องยนต์รถยนต์ อุปกรณ์เชื่อมเลเซอร์ได้เปิดโอกาสในการพัฒนาใหม่ๆ