การวิเคราะห์สถานะอุตสาหกรรมและสภาพการแข่งขันของการเชื่อมด้วยเลเซอร์

การเชื่อมด้วยเลเซอร์หมายถึงวิธีการประมวลผลที่ใช้พลังงานสูงของเลเซอร์ในการเชื่อมโลหะหรือวัสดุเทอร์โมพลาสติกอื่นๆ เข้าด้วยกัน โดยแบ่งตามหลักการทำงานและการใช้งานที่แตกต่างกัน การเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถแบ่งออกได้เป็น 5 ประเภท ได้แก่ การเชื่อมแบบนำความร้อน การเชื่อมแบบทะลุทะลวงลึก การเชื่อมแบบผสม การบัดกรีด้วยเลเซอร์ และการเชื่อมแบบนำความร้อนด้วยเลเซอร์

การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นวิธีการเชื่อมแบบใหม่ เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการเชื่อมแบบดั้งเดิมอื่นๆ การเชื่อมด้วยเลเซอร์มีข้อดีหลายประการ เช่น การทะลุทะลวงลึก ความเร็วสูง การเสียรูปน้อย ความต้องการสภาพแวดล้อมในการเชื่อมต่ำ ความหนาแน่นของพลังงานสูง และไม่ได้รับผลกระทบจากสนามแม่เหล็ก ไม่จำกัดเฉพาะวัสดุที่เป็นตัวนำ ไม่จำเป็นต้องใช้สภาวะสุญญากาศ และไม่ก่อให้เกิดรังสีเอ็กซ์ในระหว่างกระบวนการเชื่อม จึงมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในด้านการผลิตที่มีความแม่นยำสูง

การวิเคราะห์ขอบเขตการประยุกต์ใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์

การเชื่อมด้วยเลเซอร์มีข้อดีหลายประการ เช่น ความแม่นยำสูง สะอาด เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม สามารถเชื่อมวัสดุได้หลากหลายชนิด มีประสิทธิภาพสูง และมีการใช้งานอย่างกว้างขวาง ปัจจุบัน การเชื่อมด้วยเลเซอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในแบตเตอรี่รถยนต์ เครื่องใช้ไฟฟ้า อุปกรณ์สื่อสารทางแสง และสาขาอื่นๆ

(1) แบตเตอรี่พลังงาน

มีกระบวนการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนหรือชุดแบตเตอรี่มากมาย และมีหลายกระบวนการ เช่น การเชื่อมซีลวาล์วกันระเบิด การเชื่อมแท็บ การเชื่อมจุดขั้วแบตเตอรี่ การเชื่อมซีลเปลือกและฝาครอบแบตเตอรี่ การเชื่อมโมดูลและชุดแบตเตอรี่ เป็นต้น การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นกระบวนการที่ดีที่สุด ตัวอย่างเช่น การเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการเชื่อมและความแน่นหนาของวาล์วกันระเบิดของแบตเตอรี่ได้ ในขณะเดียวกัน เนื่องจากคุณภาพลำแสงของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ดี จุดเชื่อมจึงมีขนาดเล็ก และเหมาะสำหรับการเชื่อมแถบอลูมิเนียมที่มีการสะท้อนแสงสูง แถบทองแดง และขั้วไฟฟ้าแบตเตอรี่แบบแถบแคบ ซึ่งมีข้อดีเฉพาะตัว

(2) รถยนต์

การประยุกต์ใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์ในกระบวนการผลิตรถยนต์ส่วนใหญ่ประกอบด้วย 3 ประเภท ได้แก่ การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบเฉพาะจุดสำหรับแผ่นโลหะที่มีความหนาไม่เท่ากัน การเชื่อมประกอบด้วยเลเซอร์สำหรับชิ้นส่วนตัวถังและชิ้นส่วนย่อย และการเชื่อมด้วยเลเซอร์สำหรับชิ้นส่วนรถยนต์

การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบกำหนดเองเป็นเทคโนโลยีที่ใช้ในการออกแบบและการผลิตตัวถังรถยนต์ โดยการนำแผ่นโลหะที่มีความหนา วัสดุ และคุณสมบัติแตกต่างกัน หรือแม้แต่คุณสมบัติเดียวกัน มาเชื่อมต่อกันเป็นชิ้นเดียวด้วยเทคโนโลยีการตัดและประกอบด้วยเลเซอร์ ตามความต้องการด้านการออกแบบและสมรรถนะที่แตกต่างกันของตัวถังรถยนต์ จากนั้นจึงทำการปั๊มขึ้นรูปเป็นชิ้นส่วนตัวถัง ปัจจุบัน ชิ้นส่วนที่เชื่อมด้วยเลเซอร์แบบกำหนดเองได้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในชิ้นส่วนต่างๆ ของตัวถังรถยนต์ เช่น แผ่นเสริมความแข็งแรงของห้องเก็บสัมภาระ แผงภายในห้องเก็บสัมภาระ ตัวรองรับโช้คอัพ ฝาครอบล้อหลัง แผงภายในผนังข้าง แผงภายในประตู พื้นด้านหน้า คานตามยาวด้านหน้า กันชน คานขวาง ฝาครอบล้อ ตัวเชื่อมต่อเสา B เสาตรงกลาง เป็นต้น

การเชื่อมด้วยเลเซอร์ในตัวถังรถยนต์นั้นแบ่งออกเป็นหลักๆ คือ การเชื่อมประกอบ การเชื่อมผนังด้านข้างและฝาครอบด้านบน และการเชื่อมในขั้นตอนต่อไป การใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์ในอุตสาหกรรมยานยนต์สามารถลดน้ำหนักของรถยนต์ ปรับปรุงความคล่องตัว และลดการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงได้ ในขณะเดียวกันก็สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพ คุณภาพ และความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีของผลิตภัณฑ์ได้อีกด้วย

การใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์ในการผลิตชิ้นส่วนรถยนต์มีข้อดีคือแทบไม่มีการเสียรูปที่บริเวณรอยเชื่อม ความเร็วในการเชื่อมสูง และไม่จำเป็นต้องทำการอบชุบความร้อนหลังการเชื่อม ปัจจุบัน การเชื่อมด้วยเลเซอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตชิ้นส่วนรถยนต์ เช่น เกียร์ส่งกำลัง ตัวยกวาล์ว บานพับประตู เพลาขับ เพลาพวงมาลัย ท่อไอเสียเครื่องยนต์ คลัตช์ เพลาเทอร์โบชาร์จเจอร์ และตัวถังรถยนต์

(3) อุตสาหกรรมไมโครอิเล็กทรอนิกส์

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการพัฒนาของอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ไปในทิศทางของการย่อส่วน ทำให้ปริมาตรของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ เล็กลงเรื่อยๆ และข้อบกพร่องของวิธีการเชื่อมแบบเดิมก็ค่อยๆ ปรากฏให้เห็น ชิ้นส่วนเสียหาย หรือผลการเชื่อมไม่ได้มาตรฐาน ในบริบทนี้ การเชื่อมด้วยเลเซอร์จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการประมวลผลไมโครอิเล็กทรอนิกส์ เช่น การบรรจุเซ็นเซอร์ วงจรรวม และแบตเตอรี่แบบกระดุม เนื่องจากมีข้อดีหลายประการ เช่น การทะลุทะลวงลึก ความเร็วสูง และการเสียรูปน้อย

3. สถานะการพัฒนาของตลาดการเชื่อมด้วยเลเซอร์

(1) อัตราการเจาะตลาดยังคงต้องปรับปรุง

เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีการตัดเฉือนแบบดั้งเดิม เทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์มีข้อได้เปรียบที่สำคัญ แต่ก็ยังคงมีปัญหาเรื่องอัตราการแพร่หลายที่ไม่เพียงพอในการส่งเสริมการใช้งานในอุตสาหกรรมปลายน้ำ บริษัทผู้ผลิตแบบดั้งเดิม เนื่องจากการเปิดตัวสายการผลิตและอุปกรณ์เครื่องจักรแบบดั้งเดิมก่อนหน้านี้ และมีบทบาทสำคัญในการผลิตขององค์กร การเปลี่ยนมาใช้สายการผลิตการเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่ทันสมัยกว่านั้นหมายถึงการลงทุนมหาศาล ซึ่งเป็นความท้าทายอย่างมากสำหรับผู้ผลิต ดังนั้น ในขั้นตอนนี้ อุปกรณ์การประมวลผลด้วยเลเซอร์จึงกระจุกตัวอยู่ในภาคอุตสาหกรรมที่สำคัญไม่กี่แห่งที่มีความต้องการกำลังการผลิตสูงและมีการขยายตัวของการผลิตอย่างชัดเจน ความต้องการของอุตสาหกรรมอื่นๆ ยังคงต้องได้รับการกระตุ้นอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

(2) การเติบโตอย่างต่อเนื่องของขนาดตลาด

การเชื่อมด้วยเลเซอร์ การตัดด้วยเลเซอร์ และการทำเครื่องหมายด้วยเลเซอร์ รวมกันเป็น "สามเสาหลัก" ของกลไกเลเซอร์ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีเลเซอร์และราคาเลเซอร์ที่ลดลง ประกอบกับความต้องการใช้งานอุปกรณ์เชื่อมด้วยเลเซอร์ในด้านต่างๆ เช่น ยานยนต์พลังงานใหม่ แบตเตอรี่ลิเธียม แผงจอแสดงผล โทรศัพท์มือถือ เครื่องใช้ไฟฟ้า และอื่นๆ การเติบโตอย่างรวดเร็วของรายได้ในตลาดการเชื่อมด้วยเลเซอร์ จึงส่งเสริมให้ตลาดอุปกรณ์เชื่อมด้วยเลเซอร์ในประเทศเติบโตอย่างรวดเร็วเช่นกัน

ขนาดและอัตราการเติบโตของตลาดการเชื่อมด้วยเลเซอร์ในประเทศจีน ปี 2014-2020

(3) ตลาดค่อนข้างกระจัดกระจาย และสภาพการแข่งขันยังไม่คงที่

จากมุมมองของตลาดการเชื่อมด้วยเลเซอร์โดยรวม เนื่องจากลักษณะเฉพาะของบริษัทผู้ผลิตในแต่ละภูมิภาคและกลุ่มอุตสาหกรรมปลายน้ำ ทำให้ตลาดการเชื่อมด้วยเลเซอร์ในภาคการผลิตนั้นยากที่จะเกิดการแข่งขันแบบกระจุกตัว และตลาดการเชื่อมด้วยเลเซอร์โดยรวมจึงค่อนข้างกระจัดกระจาย ปัจจุบันมีบริษัทในประเทศมากกว่า 300 แห่งที่ดำเนินธุรกิจการเชื่อมด้วยเลเซอร์ บริษัทการเชื่อมด้วยเลเซอร์หลักๆ ได้แก่ Han's Laser, Huagong Technology เป็นต้น

4. การคาดการณ์แนวโน้มการพัฒนาของการเชื่อมด้วยเลเซอร์

(1) คาดว่าตลาดระบบเชื่อมเลเซอร์แบบพกพาจะเข้าสู่ช่วงการเติบโตอย่างรวดเร็ว

ด้วยความที่ต้นทุนของเลเซอร์ไฟเบอร์ลดลงอย่างมาก และเทคโนโลยีการส่งสัญญาณผ่านไฟเบอร์และหัวเชื่อมแบบพกพาที่ค่อยๆ พัฒนาขึ้น ระบบเชื่อมเลเซอร์แบบพกพาจึงได้รับความนิยมมากขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา บริษัทบางแห่งส่งออกไปยังไต้หวันได้ถึง 200 เครื่องต่อเดือน และบริษัทขนาดเล็กบางแห่งก็สามารถส่งออกได้ถึง 20 เครื่องต่อเดือน ในขณะเดียวกัน บริษัทชั้นนำในด้านเลเซอร์ เช่น IPG, Han's และ Raycus ก็ได้เปิดตัวผลิตภัณฑ์เลเซอร์แบบพกพาที่เกี่ยวข้องออกมาเช่นกัน

เมื่อเปรียบเทียบกับการเชื่อมด้วยอาร์กอนแบบดั้งเดิม การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบพกพามีข้อดีที่เห็นได้ชัดในด้านคุณภาพการเชื่อม การใช้งาน การรักษาสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัย และต้นทุนการใช้งานในงานเชื่อมที่ไม่สม่ำเสมอ เช่น เครื่องใช้ในครัวเรือน ตู้ และลิฟต์ ยกตัวอย่างเช่น ต้นทุนการใช้งาน ในประเทศของผม ผู้ปฏิบัติงานเชื่อมด้วยอาร์กอนเป็นอาชีพเฉพาะทางและต้องได้รับการรับรองจึงจะทำงานได้ ปัจจุบัน ค่าแรงต่อปีของช่างเชื่อมที่มีประสบการณ์ในตลาดไม่ต่ำกว่า 80,000 หยวน ในขณะที่การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบพกพาสามารถใช้แรงงานทั่วไปได้ ค่าแรงต่อปีของผู้ปฏิบัติงานเพียง 50,000 หยวนเท่านั้น หากประสิทธิภาพของการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบพกพาเป็นสองเท่าของการเชื่อมด้วยอาร์กอน จะสามารถประหยัดค่าแรงได้ถึง 110,000 หยวน นอกจากนี้ การเชื่อมด้วยอาร์กอนโดยทั่วไปต้องมีการขัดเงาหลังการเชื่อม ในขณะที่การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบพกพาแทบไม่ต้องขัดเงา หรือขัดเพียงเล็กน้อย ซึ่งช่วยประหยัดค่าแรงของคนงานขัดเงาได้บางส่วน โดยรวมแล้ว ระยะเวลาคืนทุนของการลงทุนอุปกรณ์เชื่อมด้วยเลเซอร์แบบพกพาประมาณ 1 ปี ด้วยปริมาณการใช้เครื่องเชื่อมอาร์กอนในปัจจุบันหลายสิบล้านเครื่องในประเทศ ช่องว่างสำหรับการทดแทนเครื่องเชื่อมเลเซอร์แบบพกพาจึงมีขนาดใหญ่มาก ซึ่งคาดว่าจะทำให้ระบบเชื่อมเลเซอร์แบบพกพาเติบโตอย่างรวดเร็วในอนาคต

ข้อดีของระบบเชื่อมเลเซอร์แบบพกพา

(2) ขอบเขตการใช้งานยังคงขยายตัวอย่างต่อเนื่อง และการเชื่อมด้วยเลเซอร์กำลังนำมาซึ่งโอกาสในการพัฒนาใหม่ๆ

เทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นเทคโนโลยีการแปรรูปแบบใหม่ที่ใช้พลังงานแบบกำหนดทิศทางสำหรับการแปรรูปแบบไม่สัมผัส ซึ่งแตกต่างจากวิธีการเชื่อมแบบดั้งเดิมอย่างสิ้นเชิง สามารถบูรณาการเข้ากับเทคโนโลยีอื่นๆ ได้มากมาย และก่อให้เกิดเทคโนโลยีและอุตสาหกรรมใหม่ๆ ที่จะเข้ามาแทนที่การเชื่อมแบบดั้งเดิมในหลายๆ ด้าน

ด้วยความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีสารสนเทศในสังคม อุตสาหกรรมไมโครอิเล็กทรอนิกส์ที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีสารสนเทศ รวมถึงคอมพิวเตอร์ การสื่อสาร การรวมระบบอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค และอุตสาหกรรมอื่นๆ กำลังเฟื่องฟู และกำลังก้าวไปสู่เส้นทางของการย่อขนาดและการรวมส่วนประกอบอย่างต่อเนื่อง ภายใต้บริบทของอุตสาหกรรมนี้ การเตรียม การเชื่อมต่อ และการบรรจุชิ้นส่วนขนาดเล็ก ตลอดจนการรับประกันความแม่นยำสูงและความน่าเชื่อถือสูงของผลิตภัณฑ์ จึงเป็นปัญหาเร่งด่วนที่ต้องเอาชนะในปัจจุบัน ด้วยเหตุนี้ เทคโนโลยีการเชื่อมที่มีประสิทธิภาพสูง ความแม่นยำสูง และความเสียหายต่ำ จึงค่อยๆ กลายเป็นส่วนสำคัญที่สนับสนุนการพัฒนาการผลิตขั้นสูงในปัจจุบัน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การเชื่อมด้วยเลเซอร์ได้เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในด้านการผลิตชิ้นส่วนขนาดเล็ก เช่น แบตเตอรี่ รถยนต์ และอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค รวมถึงในโครงสร้างที่ซับซ้อนสูงของเทคโนโลยีขั้นสูง เช่น เครื่องยนต์อากาศยาน เครื่องบินจรวด และเครื่องยนต์รถยนต์ อุปกรณ์เชื่อมด้วยเลเซอร์ได้นำมาซึ่งโอกาสในการพัฒนาใหม่ๆ