讀本文之前,大家先思考一個(ge) 問題。
如果你要給飛機發動機的“心髒”——渦輪葉片打孔,孔比頭發絲(si) 還細(250μm),還得保證高溫合金塗層不脫落、不產(chan) 生微裂紋,該用什麽(me) 工具?是金剛鑽?還是超高壓水刀?
答案都不是,是“會(hui) 導光的水”—— 水導激光! 今天咱們(men) 就嘮一嘮這個(ge) “給激光裝水吸管”的狠活行業(ye) ,順便看幾個(ge) 顛覆認知的真相。 01 什麽(me) 是水導激光? 傳(chuan) 統激光是“暴力拆遷”,它是“精密微創”
水導激光,簡單來說就是給激光束裝了根“水光纖”。 傳(chuan) 統激光是“裸奔”的,一發散就沒勁兒(er) ,還容易燙壞材料;水導激光則是把激光“塞進”高壓微水射流裏,水束既像光纖一樣導光,又像“降溫毛巾+清潔工”,一邊加工一邊冷卻、衝(chong) 走碎屑。
水導激光加工技術的工作原理 引自【王水旺,丁燁,程柏,李元,楊立軍(jun) .水導激光微加工機理與(yu) 研究進展[J].fun88官网平台,2022,49(10):1002404.】 背後邏輯很簡單:傳(chuan) 統激光靠“高溫燒蝕”加工,本質是“破壞性去除”,材料越硬、越怕熱,它越不行; 水導激光則是“激光幹活,水來輔助”——水束解決(jue) 了激光的“兩(liang) 大痛點”: 一是幫激光保持平行(避免發散),二是即時降溫+清渣(避免熱損傷(shang) )。 這就像給“暴躁的激光”裝了個(ge) “冷靜器”,瞬間從(cong) “糙漢”變“細作”。 圖片來源於(yu) 中科煜宸 02 產(chan) 業(ye) 鏈拆解: 卡脖子的居然是“頭發絲(si) 粗”的零件?
水導激光的產(chan) 業(ye) 鏈像一條“精密流水線”,但每個(ge) 環節的差距能讓人驚掉下巴,咱們(men) 拆成上中下三部分看:
中國能造高鐵卻卡殼在“頭發絲(si) 粗”的噴嘴?高端零件差30μm,設備差千萬(wan) 元。 背後邏輯很殘酷:水導激光的核心零件看似“小”,實則技術壁壘極高。 比如噴嘴,要在藍寶石/鑽石上鑽50μm的孔(比頭發絲(si) 還細),還得保證孔壁光滑無錐度,國內(nei) 目前隻能做到80μm,差的30μm直接導致加工精度落後。 再比如綠光激光器,國外400W設備能切60mm厚的金剛石,國內(nei) 200W設備隻能切30mm,功率差一倍,應用場景就少一半。 而這些零件的差距,最終讓國外設備賣得比國內(nei) 貴近千萬(wan) 元! 03 頭部玩家: 全球“一家獨大”,國內(nei) “新秀突圍”
現在的水導激光市場,有點像“國際巨頭吃牛排,國內(nei) 企業(ye) 搶麵條”,咱們(men) 看兩(liang) 組對比:
全球水導激光市場是“Synova的一言堂”,國內(nei) 企業(ye) 靠“錯位競爭(zheng) ”搶飯吃。
圖片來源於(yu) 光電匯 04 發展曆程: 國外壟斷30年,中國剛學會(hui) “自己造” 水導激光的發展史,是一部“國外壟斷30年,中國追跑10年”的縮影。 水導激光的核心技術(激光-水耦合、高精度噴嘴)需要長期的研發積累。 國外企業(ye) 從(cong) 實驗室到商用花了11年(1986-1997),而中國從(cong) 科研到商用花了10年(2010-2020)——看似時間短,但人家已經壟斷了高端市場,咱們(men) 隻能從(cong) “沒人要”的中低端開始做。 比如2023年,國內(nei) 水導激光設備銷量中,80%是用於(yu) 金剛石切割、普通陶瓷加工的中低端設備,而用於(yu) 航空發動機、半導體(ti) 的高端設備,90%還是進口。 05 市場格局與(yu) 趨勢: 未來5年,水導激光要“壟斷高端加工”? 現在的水導激光市場,一邊是“國際巨頭吃肉,國內(nei) 企業(ye) 喝湯”,一邊是“新需求爆發,喝湯的要搶肉吃”,咱們(men) 拆成兩(liang) 部分說:
關(guan) 鍵詞 高端壟斷,中低端內(nei) 卷 根據《2024年全球及中國水導激光技術行業(ye) 頭部企業(ye) 市場占有率及排名調研報告》,全球激光市場規模在2025年會(hui) 達到500億(yi) 美元,水導激光市場占15%,而中國市場占全球市場的四分之一。 高端市場(航空航天、半導體(ti) ):Synova一家占70%份額,設備交貨周期12-18個(ge) 月,還得排隊。比如商飛加工C919的渦輪葉片,之前隻能用Synova設備,直到2024年才用上中科煜宸的設備。 中低端市場(金剛石、普通陶瓷):國內(nei) 企業(ye) 開始內(nei) 卷,比如切割1克拉金剛石,中科煜宸報價(jia) 800元,科詩特能報600元,比傳(chuan) 統機械加工便宜30%。
關(guan) 鍵詞 國產(chan) 替代才剛破局 中國是全球最大的水導激光消費國,卻要花60%的錢買(mai) 進口設備? 背後邏輯很紮心:中國是航空航天、半導體(ti) 、金剛石加工的大國,2023年汽車傳(chuan) 感器用的SiC晶圓切割需求同比增18%,航空發動機零件加工需求增25%,但這些需求大部分靠進口設備滿足——相當於(yu) 咱們(men) “請客吃飯”,卻要給國外“廚師”付大頭的錢。 不過2024年有個(ge) 好信號:中科煜宸給商飛供貨,晟光矽研進入長江存儲(chu) ,國內(nei) 企業(ye) 開始“搶高端訂單”,國產(chan) 替代率從(cong) 2020年的5%升到2024年的15%。
06 未來趨勢: 三個(ge) “必火”方向,水導激光要“翻身做主角”
1 趨勢一:AI芯片“逼”出來的爆發 AI芯片越牛,發熱越狠,需要用SiC、氮化鋁等超硬陶瓷做散熱器。 2023年全球AI芯片數量1640萬(wan) 套,按每套需2-4個(ge) 散熱器算,需求達3280-6560萬(wan) 件。 而這些散熱器隻能用水導激光加工(傳(chuan) 統激光會(hui) 切裂陶瓷),相當於(yu) AI芯片每多賣1顆,水導激光就多一筆訂單。 2 趨勢二:航空航天“拉”動的升級 C919之後,中國要造大飛機發動機,渦輪葉片的材料會(hui) 更硬(比如陶瓷基複合材料CMC),孔會(hui) 更細(<200μm),傳(chuan) 統工藝完全搞不定,隻能靠水導激光。 2024年國內(nei) 航空航天水導激光需求同比增35%,預計2030年占國內(nei) 市場的60%。 C919關(guan) 鍵部位及工藝要求 3 趨勢三:政策“推”動的突圍 國家大基金三期3440億(yi) 元,明確支持水導激光的核心部件(綠光激光器、高精度噴嘴)。 比如同方超光拿到大基金支持後,2024年推出600W綠光激光器,功率參數上已經突破距離國外的400W,但耦合效率及可用性驗證還需沉澱。 寫(xie) 在最後 如果你關(guan) 注這個(ge) 行業(ye) ,不管是投資還是合作,記住三個(ge) 關(guan) 鍵點: 1.有沒有核心部件突破(比如50μm噴嘴、400W激光器);。 2.有沒有高端客戶(比如商飛、長江存儲(chu) )。 3.有沒有政策或資金支持。 未來五年,水導激光不再是“替代選項”,而是高端製造的“必選項”。就像光刻機之於(yu) 芯片,誰掌握了它,誰就掌握了高端製造的感知權。 中國製造正在從(cong) 中低端組裝向高端製造轉型,而水導激光,正是那條通往未來的“光之水路”。
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