Laser: Definição, Cadeia Industrial, Aplicações e Panorama Global

Cadeia de valor da indústria de laser

A montante da cadeia industrial

No meio do fluxo da cadeia industrial

A jusante da cadeia industrial

Vantagens e principais campos de aplicação da tecnologia laser

• No campo da tecnologia da informação de nova geração, apoia o desenvolvimento de novos setores de exibição e comunicação, impulsionando inovações na área da tecnologia da informação.
• No setor de fabricação de equipamentos de alta tecnologia, isso aprimora o nível de produção sustentável e manufatura inteligente, impulsionando o desenvolvimento de ferrovias de alta velocidade e instrumentação.
• No setor de novas energias, promove o desenvolvimento de energia solar de alta eficiência e redes inteligentes, acelerando a aplicação de novas fontes de energia.
• No campo dos novos materiais, possibilita o processamento preciso de materiais, fornecendo um forte suporte para a pesquisa e o desenvolvimento de novos materiais.
• Na indústria de veículos de novas energias, otimiza o processamento e a soldagem de peças automotivas, impulsionando a modernização desse setor.
• No campo da conservação de energia e proteção ambiental, é aplicado na iluminação semicondutora, contribuindo para o progresso da indústria de conservação de energia e proteção ambiental.
• Na indústria biológica, melhora o desempenho de equipamentos médicos avançados, impulsionando a inovação no setor.

Padrão global da indústria de lasers

• Países europeus: Eles assumiram a liderança precoce na tecnologia laser e acumularam profundo conhecimento técnico, detendo vantagens em alta precisão, alta confiabilidade e aplicações de mercado de ponta (por exemplo, tecnologia de semicondutores e litografia). De acordo com dados de pesquisa de mercado, a indústria de laser da Europa representa mais de 30% da participação no mercado global.
• Os Estados Unidos ocupam uma posição importante no mercado global em áreas como o design de chips ópticos de alta tecnologia e a tecnologia de integração de fotônica de silício. Em particular, a IPG Photonics lidera o mercado global.mercado de laser de fibraNo geral, a indústria de lasers dos EUA detém quase 20% da participação no mercado global.
• Japão e Coreia do Sul: Ambos possuem pontos fortes únicos em fabricação de precisão, tecnologia óptica e aplicações em alguns segmentos de nicho. Por exemplo, o Japão lidera o mundo em pré-formas de fibra óptica e fibras ópticas especiais, com uma participação de mercado global superior a 50%; a empresa sul-coreana Meere detém 70% do mercado global de retificadoras de borda para displays. No entanto, dados precisos sobre a participação de mercado global total das indústrias de laser do Japão e da Coreia do Sul são difíceis de obter.
• China: Possui vantagens distintas na fabricação de equipamentos a laser e domina o mercado global neste setor. Em 2024, a receita do mercado global de equipamentos a laser foi de aproximadamente 21,8 bilhões de dólares americanos, dos quais a receita da China atingiu 89,7 bilhões de yuans (representando 56,6% do mercado global). No entanto, ao considerar toda a cadeia industrial (incluindo materiais e componentes principais, fabricação de equipamentos a laser de alta tecnologia e aplicações avançadas), a participação de mercado da China cai para aproximadamente 21% do total global.
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Desenvolvimento da indústria de laser na China

Apoio a políticas

Aglomerados industriais regionais

• Vale Óptico de Wuhan: Integrando profundamente a inovação tecnológica e a inovação industrial, tornou-se um polo de desenvolvimento para a indústria de lasers na China. Reúne mais de 200 empresas do setor, abrangendo diversas áreas como lasers a gás, de estado sólido e de fibra, de alta, média e baixa potência. Formou-se uma cadeia industrial completa, que engloba desde materiais e componentes de suporte para lasers, passando por lasers e equipamentos de apoio, até aplicações de laser.
• Delta do Rio das Pérolas: Impulsionada pela demanda do mercado, estimula a demanda industrial por fabricação a laser e promove a melhoria de todos os elos da cadeia produtiva. Como o maior mercado consumidor da indústria de laser da China, seu volume de exportação representa mais de 30% do total nacional. A escala industrial dessa região é de aproximadamente 13 bilhões de yuans, tornando-a o segundo maior polo da indústria de laser na China, depois de Wuhan.
• Mercado de Bohai: Possui forte capacidade de pesquisa e desenvolvimento tecnológico e uma demanda de mercado robusta. Representado por Pequim, este mercado reúne um grande número de empresas dos setores de TI e comunicação, gerando uma forte demanda por produtos a laser.
• Delta do Rio Yangtzé: Possui uma cadeia industrial relativamente completa, com indústrias distribuídas principalmente em Xangai, Nanjing, Wenzhou, Suzhou, Ningbo e outras cidades. A indústria de laser nesta região é caracterizada pela inovação colaborativa inter-regional, impulsionando a melhoria da qualidade e da eficiência a montante e a jusante da cadeia industrial por meio de empresas líderes. O número de pedidos de patentes em áreas de tecnologia essenciais, como lasers ultrarrápidos esistemas galvanométricos de alta precisãoNa região do Delta do Rio Yangtzé, o crescimento é de, em média, 34% ao ano, e a taxa de conversão tecnológica é significativamente maior do que a média nacional.

1. Vantagem em termos de talento: Cerca de 18 instituições de ensino superior e 56 institutos de pesquisa científica de nível provincial e ministerial estão concentrados ao redor da base, formando mais de 50.000 estudantes universitários anualmente, o que proporciona abundantes recursos de talento para a indústria de laser.
2. Vantagem tecnológica: Instituições como o Instituto de Pesquisa de Correios e Telecomunicações de Wuhan e a Universidade de Ciência e Tecnologia de Huazhong estão entre as principais do país em tecnologia de comunicação óptica e processamento a laser, oferecendo forte suporte técnico para o desenvolvimento industrial.
3. Vantagem da Base Industrial: O Vale Óptico de Wuhan se desenvolveu e se tornou a maior base de fabricação de fibra óptica e cabos, bem como a maior base de produção de equipamentos a laser da China, com uma sólida base industrial.
4. Vantagem de mercado: A empresa detém uma grande participação no mercado doméstico de produtos de fibra óptica e cabos, bem como no mercado de dispositivos optoeletrônicos, e também ocupa uma posição de destaque na indústria optoeletrônica global, ostentando amplas perspectivas de mercado.

Dinâmica de mercado e componentes principais de equipamentos a laser

Dinâmica do mercado de equipamentos a laser

• Produção de baterias de lítio: Os lasers são amplamente utilizados na produção de baterias de lítio. As baterias de íon-lítio têm altos requisitos de segurança, consistência e densidade, e o processamento a laser apresenta vantagens evidentes em termos de efeito e eficiência. Atualmente, com o rápido desenvolvimento de veículos de novas energias, a demanda por equipamentos para baterias de lítio é alta, e as empresas do setor estão expandindo sua capacidade produtiva. Dada a ampla aplicação do corte, limpeza e marcação a laser na fabricação de baterias de lítio, espera-se que a participação de equipamentos de processamento a laser na produção de baterias de lítio de alta potência atinja 15-20% no futuro.
• Limpeza a laser e revestimento a laserEsses mercados de aplicação emergentes têm amplas perspectivas. Comparada à limpeza química e ao polimento mecânico, a limpeza a laser é ecologicamente correta, não danifica o ambiente, não gera poluição secundária e é eficiente. Ela pode substituir mercados existentes, como a limpeza industrial e o polimento manual, com enorme potencial de mercado. Os campos de aplicação recentemente desenvolvidos incluem a limpeza de patrimônio cultural, a limpeza de edifícios e a limpeza de ruas.
• Indústria Fotovoltaica: A tecnologia de processamento a laser pode melhorar significativamente a eficiência das células fotovoltaicas. Impulsionado por fatores favoráveis, como a contínua redução dos custos de geração de energia fotovoltaica e a demanda de mercados emergentes, o mercado fotovoltaico global continuará a crescer. O processamento a laser é aplicado em processos como ablação, corte, acabamento de bordas e dopagem na produção de células solares.

Componentes Essenciais dos Lasers

• Estrutura de Custos: Na estrutura de custos dos lasers, as fibras ópticas especiais, as fontes de bombeamento e os dispositivos ópticos são os principais componentes, representando mais de 80% do custo total. Dentre eles, as fontes de bombeamento e as fibras ópticas especiais são as principais fontes de custo de matéria-prima para lasers de fibra — geralmente, as fibras ópticas especiais representam aproximadamente 20% e as fontes de bombeamento, aproximadamente 30%.
• Indicador-chave de acompanhamento: Ao analisar os componentes principais dos lasers, o indicador mais importante é o grau de autoprodução (ou localização) desses componentes. Uma maior proporção de autoprodução (ou localização) leva a uma redução mais rápida nos custos de aquisição.
• Fontes de bombeamento: Como fonte de luz dos lasers de fibra, as fontes de bombeamento são utilizadas para excitar o meio de trabalho do laser e bombear as partículas ativas do estado fundamental para um nível de energia mais alto, a fim de alcançar a inversão de população. De acordo com as diferenças nos meios de trabalho e nas condições de operação do laser, elas são divididas em quatro tipos: excitação óptica (bombeamento óptico), excitação por descarga gasosa, excitação química e excitação por energia nuclear. Os tipos correspondentes de lasers incluem lasers de fibra, lasers de dióxido de carbono, lasers de estado sólido, etc.
• Fibras Ópticas Especiais: A principal característica que distingue as fibras ópticas especiais das fibras ópticas comuns é a sua utilização em comprimentos de onda específicos. As fibras dopadas com itérbio são utilizadas como meio ativo para lasers de fibra e amplificadores de fibra, enquanto as fibras passivas são utilizadas em acopladores, cabos de extensão e outros dispositivos ópticos.

Tendências de desenvolvimento futuro da indústria de lasers