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中国激光关键技术专利风险预警与产业现状分析


      激光技术被认为是人类在智能化社会生存和发展的必不可少的工具之一。自问世后就快速发展并在实际中得到应用的高新技术,激光切割技术具有使用成本低,加工效率好的优点,并且在加工生产过程中基本不会造成环境污染。当前,主要科技大国都高度重视激光技术的科研与应用,美、日、欧盟等国家和地区相继启动激光技术相关研究计划。根据相关公布数据,2020 年我国工业激光及相关产品市场规模为 1065 亿元,首次突破了千亿元大关,同比增长约 15.4%。

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全球激光切割设备领域进入全面发展期,国内外激光产业主要差距分析 

       随着激光切割设备上游的激光切割头、激光器和激光切割控制系统等核心部件价格不断下降,以及企业技术实力、品牌实力、营销实力的不断提升,激光切割设备市场渗透率不断提高、应用领域不断扩大,此外激光切割正逐步替代金属成形机床中的冲床、剪板机、剪切机床等传统产品,激光切割设备行业迎来快速发展时期。2011年至2015年,全球激光切割关键技术专利申请出现快速增长,年增长率明显提升,这一阶段主要是由于经历了全球经济危机的影响之后,激光切割市场步入复苏阶段,呈现出稳定、高增长的态势。2016年至2019年,激光切割关键技术进入另一个高速增长时期。

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图1 激光切割关键技术专利申请趋势

       而国内外激光产业主要差距,中国激光产业在机床、数控技术和激光工艺方面已达到国际先进水平。行业内部分企业,如华工科技,在激光器技术方面,无论是先进固体激光器还是高功率轴快流 CO2 激光器在国内均处于绝对的领先地位。与国际先进水平相比,在先进固体激光器方面,与世界领先的美国的 IPG Photonics Corporation ( IPG 公司 ) 相比,在小功率方面,部分企业性能已经达到并超过,但在中大功率光纤激光器方面还有差距,还需要投入力量研发更高功率激光器。但在高功率轴快流 CO2 激光器方面,与国际先进水平相比,功率在 1000 瓦到 4000 瓦左右,性能水平相当 ; 更高功率方面与国外先进水平存在一定差距。主要表现为:

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图2 国内外激光产业主要差距分析

 
中国龙头企业技术持续突破,国产化持续加速,但日本企业仍占据一定市场
       随着技术的突破,国内企业打破了外企的垄断,技术水平逐渐与国际接轨,国产的替代效应逐渐增强。同时,国产激光器企业逐步实现对上游原材料各环节的垂直整合,关键零部件的自制率和国产化率逐步提升。中国涉及激光切割关键技术的相关专利从2015年开始呈现爆发式增长,并处于持续增长态势,中国申请人在国内申请的专利申请总量占据优势地位,中国申请人申请量占比达到了88%,国外申请人专利量占比12%,且国内申请人专利有效量高于国外申请人。国外申请人仍保持在国内专利布局,日本、美国、德国积极在华布局,其中,日本申请人在中国申请量最多,占比7%。国内创新主体在国内申请专利整体风险较小。

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图3 激光切割关键技术中国专利申请人来源国家构成图

 

中国激光产业区域性较为明显,国内专利分布以广东省为首

      根据激光制造商情的数据,2020 年,珠三角仍然是激光产业规模最大的地区,产值达到 390 亿元,长三角地区激光产业约为 240 亿元,华中地区约 205 亿元,环渤海地区则有 170 亿元,其余地区预估激光产值约 60 亿元。

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图4 2020年中国激光产业区域分布及规模

       总体来看,我国激光产业主要集中在,武汉、深圳、上海、北京等经济发达地区,主要是由于激光产业的发展受经济、技术、工业发展等的影响较大。而国内激光切割关键技术领域的专利申请主要分布于我国沿海和中部地区,特别是制造业比较发达的沿海省市,其中广东省以5005件的专利申请量名列第一,与排名第二、第三的江苏省和浙江省,共同占据全国申请总量的五成以上。技术构成同全国占比相似,广东省技术研发侧重于工件定位工装和运动调节装置方向。

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图5 激光切割关键技术广东省地市分布
 
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图6 激光切割关键技术广东省专利技术构成
 

关键技术领域竞争风险专利预警

      国外技术实力国都在我国进行了专利布局,尤其是美国、日本和德国,在华专利储备量较大,且专利权维持有效的专利占比较高,尤其是日本,有效专利多达441件。我国企业在运动调节装置和工件定位工装两个优势方向,应加大技术研发,做好专利布局,巩固优势;日本、德国、美国等在华储备专利主要集中在上下料装置和切割头设计方向,我国企业应持续关注该方向海外企业在华专利申请情况,着重研究,形成风险规避意识,若后续发展无法绕开这些专利技术,应尽早进行规避设计。

来源:中国佛山知识产权保护中心、前瞻产业研究院

 

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