分析激光智能装备大市场和汽车大产业的发展

国际金属加工网 2018年04月13日

根据中国汽车工业协会不久前发布数据,2017年我国全年累计汽车销量为2887.89万辆,同比增长3.04%。乘用车销售层面,12月份乘用车销售265.3万辆,环比增长2.5,同比下降0.7,全年累计销量2471.8万辆,同比增长1.4%,低于行业增速1.6个百分点。

新能源汽车领域方面,2017全年销量为77.7万辆,同比增长53.3%。累计保有量达到180万辆,占全球市场保有量50%以上。我国不仅是全球汽车大国,还是全球新能源汽车最大的市场。

这样的成就是非常伟大,回看我国过去几十年的交通工具发展历程,在七八十年代,外国记者来到中国北京,在马路上来来往往的自行车如潮水一般,“自行车王国”是欧美对中国的印象;在90年代至2004年,摩托车在我国迎来了黄金发展时期,家家户户至少拥有一台;2004年至今,汽车产业迅猛发展,如今许多普通家庭也有了小汽车,还经常出现马路拥堵问题,中国已逐渐成为“汽车王国”。

一直以来,美国被称为“汽车上的国家”,因为美国有3.2亿人口,却拥有2.53亿辆汽车。据公安部交管局统计,截至2017年3月底,中国汽车保有量达2亿辆,实现历史性跨越。推算将于2019年超越美国,成世界汽车保有量最大的国家。再看另一发达国家德国,8200万人口拥有4400万辆汽车,我国超过13.5亿人口,因此笔者预估我国汽车增长还会维持较长一段时间,也许在4亿辆后年均增量才会缓慢下来。如今我国主要城市交通拥堵日趋严重,汽车销量增长已经出现缓慢甚至下降。随着农业经济的发展和农村生活质量的提高,在未来5年内将掀起农民购车热,将拉动我国汽车行业发展速度和激光应用市场的火爆,就如当年家电下乡的场景,我国广大的农村购买力将进一步爆发并且维持汽车销量增长。

社会经济的持续发展是汽车整车行业未来发展的决定因素

从整车制造行业来看,我国的整车行业在经历了近十年的快速发展之后,回归到稳定增长状态。从中长期来看,以国家政策为导向的市场消费需求影响相对短暂,并且由于汽车工业对GDP的增长贡献度较高,其对经济有巨大的拉动作用,在稳增长的前提下,刺激或抑制汽车行业的政策均较难出台,而地方性限购政策对汽车行业整体销量的影响有限,故社会经济的持续发展是汽车工业持续增长的决定性因素。从目前市场走向来看:一是市场前景依然广阔,新兴市场规模将继续扩大;二是全球化速度进一步加快,汽车产业链加速向新兴国家转移;三是汽车产业与电子信息产业结合将更加紧密;四是新能源汽车正成为全球汽车产业转型发展的主要方向。

激光为汽车制造业的发展带来革命性突破

随着激光技术快速发展,激光设备应用领域已非常广泛,几乎覆盖了全部的加工制造业。如汽车行业、动力电池行业、手机通讯及3C电子、广告字牌、管材加工、厨具卫浴、钣金加工等多种行业。在具体应用中,激光加工具有传统加工方式无法比拟的优势。在激光切割设备、激光焊接设备、激光微加工设备和自动化设备在内的四大产品线的融合作用越来越突出。

汽车制造是一个庞大的系统工程,需要一系列工艺技术合力完成。以激光加工、工业机器人、数字化控制为代表的先进技术正在不断推动汽车制造业的升级,最为人熟知的就是机焊接车身和车顶。而激光作为一种先进加工方式,注定将为汽车制造业的发展带来革命性突破。德国的奥迪、奔驰、大众、瑞典的沃尔沃等欧洲的汽车制造厂早在20世纪80年代中后期就率先采用激光焊接车顶、车身、侧框等钣金焊接,90年代美国通用、福特和克莱斯勒公司,瑞典的沃尔沃汽车公司将激光焊接引入汽车制造,激光实现车身无缝焊接最显著的优点是焊接速度快,外形美观。

近年来中国国产车从走低价路线向高端车迈进,先进激光工艺的应用也成趋势,目前已经有江淮、东风神龙、一汽集团、奇瑞等生产商已经或考虑使用激光焊接技术。近十年来我国的白车身的焊接,在亚洲已经走在日韩车系的前面。

新能源汽车一枝独秀

随着个人汽车增量进入平稳发展,传统燃油汽车已经无法持续高增长,而过去两年新能源汽车爆发性增长,加上前一阵欧洲的荷兰、德国、法国和英国等国家纷纷宣布了禁售燃油车时间表,中国工信部也表态已在研究我国禁售燃油车可行性和时间表的问题,一时间公众和汽车商更加坚定新能源汽车是未来的大趋势。

2014~2017年,我国新能源汽车的产量分别是8万辆、33.5万辆、48万辆和78.6万辆,近三年的同比涨幅分别是318.75%、43.28%、63.75%,呈现了较为高速的增长。预计三年内,新能源汽车年售量可达200万辆。

目前国内新能源车生产商比亚迪是领头羊,而江淮、吉利、奇瑞等纷纷加入,不久前,广汽联手上海蔚来汽车共同研发新能源汽车。家电女强人董明珠力推格力收购珠海银隆实现造车梦失败后,以个人名义执意入股银隆;连搞物流、金融和地产的宝能集团也宣布投资300亿元建设新能源产业园,首期规划产能50万辆新能源汽车及相关配套项目,继之前收购万科失利后,宝能将目光转向了新能源汽车领域,入股观致汽车将为宝能获取乘用车制造牌照。

而外资品牌早已是摩拳擦掌,布局中国市场,雷诺联手东风汽车,福特和众泰汽车合力开发纯电动乘用车,戴姆勒找到的是北汽集团。在过去两年时间内,国内共有200多个新能源汽车整车生产项目落地,涉及投资金额为超10000亿人民币。

激光焊接动力电池已成行业新宠

大族激光、海目星激光、联赢激光、光大激光、逸飞激光等在汽车电池焊接方面取得不少的市场份额。在过去的几年里,大族激光加大动力电池各个环节激光焊接设备的研发投入和产品更新换代。在动力电池激光焊接系统方面,非常注重自动化模块植入,为客户提供整个动力电池激光焊接的自动化解决方案。目前,大族激光已推出电芯顶焊自动化解决方案、电芯侧焊自动化解决方案、电池模组焊接自动化解决方案、电池电芯封栓焊接自动化解决方案、电池软连接自动化解决方案,电池电芯防爆阀自动化解决方案等,已做到了设备全程无需人工干预,大幅减少了人工成本。未来几年,自动化集成设备在新能源行业中的运用将会成为趋势,无缝衔接客户上下游的工序,都将实现无人操作的智能化的高效管理。

联赢激光是国内第一家专注于激光焊接的企业,早在2007年就涉足锂电行业,是国内较早进入锂电研发和市场布局的企业,当时很多电池厂家的产品部都处于验证阶段,产品多以铜、铝材料为主。得益于独特的能量负反馈技术及全方位的工艺设计,联赢激光的激光器在焊接铜铝方面取得了较好的成绩,并奠定其在早期电池焊接行业中的领先地位。联赢激光董事长韩金龙认为:一个好的系统解决方案不能仅靠设备的硬搭,必须在对产品充分了解,并对焊接工艺有准确把握的情况下,才能提供一个好的激光焊接系统解决方案。韩金龙进一步解释说,激光焊接属于精密焊接,焊点小、焊接尺寸精度高。相比于传统电弧焊、电阻焊等焊接技术,激光焊接对材料及产品的要求相对较高,且目前市场对焊接效率要求也越来越高,因此需要引入自动化设备。但是,单纯的自动化并不能独立完成高质量产品产出,需要有工艺的介入,所谓的工艺又包含客户产品的生产工艺、焊接工艺和自动化工艺,三者缺一不可。

海目星激光成立于2008年,是国内激光及自动化综合解决方案领先提供商,其创新的激光&自动化综合解决方案广泛应用于动力电池智能制造、钣金智能装配、3C行业等。近年海目星公司的激光智能装备迅速开拓了动力电池的应用市场,该公司的动力电池智能制造设备覆盖了从激光制片到烘烤干燥整个生产过程,高速激光制片机作为行业创新设备,使用激光切替代传统模切,以可靠性、可维护性、柔性生产能力为基本设计理念,达到VDA动力电池快速低成本换型,极大降低企业制造成本。

激光焊接是目前动力电池领域的焊接标配,是生产线上的关键环节之一。考虑到国内新能源车产量在未来几年有望迎来快速增长,动力电池的需求也有望持续高增。根据GGII的预测,国内2020年动力电池需求量有望达到146GWh,为2016年31Gwh的3.7倍,此外,根据中国投资咨询网的数据,国内动力电池的产能在2020年也有望达到250GWh。因此,以电动汽车的需求端为出发点做出相应测算,预计未来3年动力电池激光焊接设备有望迎来68.18亿元~70.78亿元的市场空间。

激光机器人加工系统是高端自动化完美体现

随着国家陆续出台多项扶持智能制造技术发展的政策,近年来一些加工技术也逐渐升级,包括激光加工也从传统简单的加工变为更加高效率、更加灵活的多轴、多维加工,利用工业机器人可较好实现自动化与激光的高度结合效果。激光加工机器人系统的出现不仅突破了原来二维加工的局限,还发展了三维加工的更多产业应用,尤其是对一些大型部件的加工效果显著,大大拓展了激光加工的适用范围。

制造业的未来趋势是智能化、自动化,而以机器人、3D打印、大数据、云计算等新兴技术为核心的智能制造将是未来制造业发展的必然趋势,并将在传统产业的转型升级和结构性调整中扮演十分重要的角色。

机器人激光加工系统既具有机器人运动灵活、柔性高的特点,又具有激光的加工速度快、质量好、热影响小等优点,很好地满足了现代制造业发展的要求。激光机器人智能加工涉及到激光、光学、自动化、运动控制等多个领域,在汽车工业、轨道交通航空航天工程机械等均有较大发展潜力,无论是切割、焊接还是熔覆工艺都是常见应用。

激光机器人在汽车制造工业中主要用于车身拼焊、焊接和零件焊接。其中激光拼焊是在车身设计制造中,根据车身不同的设计和性能要求,选择不同规格的钢板,通过激光切割和焊接技术完成车身某一部位的制造,例如前档风玻璃框架、车门内板、车身底板、中立柱、行李箱、天窗底盖等。而目前国内激光企业普遍借助光纤激光器在激光市场的主导性和影响力,大力开发激光焊接在白车身、车顶、汽车座椅、车门板、行李箱等的应用。

在人工成本及物价不断上涨的今天,人们对汽车性能品质要求越来越高,而希望价格越来越低,这两者貌似相互矛盾而又是消费者实在的要求,那企业如何实现并拥有自身竞争力呢?唯一的做法就是管理成本、人力成本的降低,以及新生产工艺的引进与效率的提升,现阶段激光加工技术能助力企业实现这一点。

轻量化是我国汽车行业未来发展的方向

我国汽车行业高速发展的同时,也带来了诸如交通、环保、能源等一系列社会问题。2016、2017连续两年的冬春季我国北方地区出现大面积重度雾霾,给我们空气污染问题敲响了警钟。我国汽车保有量超过2亿,汽车尾气成为了雾霾产生的重要原因。在国家越来越重视节约资源、节能减排和循环经济的政策指引下,除了大力发展新能源汽车,汽车轻量化也成为了我国汽车行业发展的新方向。

一般家用轿车成本里,油费是最大的成本开支,因此很多普通家庭购车优先考虑汽车的油耗,其次是安全性。汽车轻量化在过去几年在汽车行业颇受关注,新材料和新加工技术的应用也是一大趋势。据了解,汽车车身约占汽车总重量的30%,在空载情况下约70%的油耗用在车身重量上,若汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%-8%;整车重量每减少100kg,其百公里油耗可减低0.4-1.0L,二氧化碳排放量也将相应减少7.5-12.5g/km。汽车轻量化后车辆加速性提高,车辆控制稳定性、噪音、振动方面也均有改善。因此,车身重量的降低将对整车的燃油经济性、车辆控制稳定性、减少废气排放都有显著效果。

汽车轻量化已在车企中得到日益重视,使用更多铝合金等轻量化材料已成为汽车尤其是未来纯电新能源车在轻量化设计中的重要方案之一。公司在铝材电池的激光焊接工艺和技术有十余年积累和应用,焊接良率及整体方案设计在业内处于领先地位,并推出了对铝材等高反材料焊接效果更好、良率更高的复合激光焊接,以及激光飞行焊等汽车激光焊接的核心产品,代表客户包括了一汽、上汽、比亚迪、长城汽车、亿迈齿轮等,未来有望在激光焊接对国产车的普及、以及新能源车白车身和零部件对铝合金使用占比不断提升的趋势下充分受益,成为继动力电池业务之后的第二大业务增长点。

激光加工技术是实现汽车轻量化的重要工艺手段。就激光焊接来说,激光焊接是无接触性的,在加工过程中,可以不触碰产品就能实现精密焊接,而传统的连接方式,有的是靠螺丝紧固,有的是靠胶粘连接,并不能满足现代汽车制造中对精密性和坚固性的要求,并且传统的方式也不适用于连接新材料。比如激光焊接车顶就可以免除原来车顶的两条封口皮带,并且整车车身强度提升了许多。激光焊接在连接的坚固性、无缝性、精密性和清洁性上都实现了工艺的跨越式进步,将成为未来重要工艺方式。

结语

汽车仅仅有100多年历史,然而无疑是目前全球最主要的交通工具,据不完全统计,目前全球汽车产业规模超过30万亿元,汽车产业在主要的经济体例如美国、中国、德国、日本等均占有重要地位。这是一个庞大的产业,其牵涉到数十个行业的产品,是一个工业体系,也是许多新技术、新工艺首先得到应用的领域,这就是为什么汽车制造市场成为各种新技术新设备争取的目标的原因。

激光技术不容置疑会在新一代智能汽车上发挥重要作用,除了激光切割、焊接、清洗等加工外,还有激光雷达在自动驾驶的应用,以及激光光源作为车灯。目前欧美车系生产中50%以上的工序应用到激光,国内汽车制造也必然追随国外的步伐,激光自动化生产线将逐步进入国内汽车制造商,随着机器换人的深入推进,激光智能装备将在国内汽车生产中发挥越来越重要作用。

激光企业如何掌握这一大市场?首先是要抓住不断创新,掌握激光自有技术和核心技术;其次是要真正将激光工艺融合到工业自动化中,同步协调发展,抢占市场制高点;再三是抓住时间节点和市场节点,从战略着眼,从现实入手掌握发展趋向,做好市场布局;第四是利用政策杆杠,借助政府无形之手,助力企业增加后劲,打造品牌,推动激光上下游产业链发展。


网友评论

编辑推荐

相关主题