新时代的马良神笔——激光雕刻设备丨行业研究插图

作者| 研究中心

新时代的马良神笔——激光雕刻设备丨行业研究插图1

雕刻是一门古老的艺术,在历史的长河中,我们的先祖发展出了技艺精湛的各种雕塑工艺,如牙雕、玉雕、木雕、石雕、泥雕、面塑竹刻、骨刻、刻砚等,它们是中国工艺美术中珍贵的艺术遗产。


雕刻是一门古老的艺术,在历史的长河中,我们的先祖发展出了技艺精湛的各种雕塑工艺,如牙雕、玉雕、木雕、石雕、泥雕、面塑、竹刻、骨刻、刻砚等,它们是中国工艺美术中珍贵的艺术遗产。


新时代的马良神笔——激光雕刻设备丨行业研究插图2

进入二十一世纪以来,随着激光技术应用的发展、计算机技术的广泛应用,两个不相干的技术领域有了交集,融合成了“激光雕刻技术”。激光成了雕刻的一种工具,而雕刻的对象也不仅限于上述类型,多了玻璃、钢材、塑料等类型雕刻。


激光雕刻加工是利用数控技术为基础,激光为加工媒介。加工材料在激光照射下瞬间的熔化和气化的物理变性,达到加工的目的。


激光加工特点:与材料表面没有接触,不受机械运动影响,表面不会变形,一般无需固定。不受材料的弹性、柔韧影响,方便对软质材料加工。加工精度高,速度快,应用领域广泛。


使用激光雕刻和切割,过程非常简单,如同使用电脑和打印机在纸张上打印。用户可以在PC电脑操作系统环境下利用多种图形处理软件,如CorelDraw等进行设计,扫描的图形,矢量化的图文及多种CAD文件都可轻松地“打印”到雕刻机中。不同之处是,打印将墨粉涂到纸张上,而激光雕刻是将激光射到木制品、亚克力塑料板、金属板、石材等几乎所有的材料之上。


激光雕刻机顾名思义,是利用激光对需要雕刻的材料进行雕刻的一种先进设备。激光雕刻系统主要由3部分组成:高能量的激光,激光传输系统,光学系统,通过调节焦距,来调节单位面积上的能量。


激光雕刻机加工效率高、加工边缘光滑,应用范围广泛。激光雕刻机在各个行业中都有所应用,例如广告行业、木工行业、装饰品行业、装饰装潢行业、建筑行业、钣金行业等。


激光雕刻机的分类和原理:

1、 激光雕刻机的原理:激光雕刻机通过激光器产生激光,由发射镜传递并且通过聚焦镜照射到加工材料上,使得改点高温而迅速的融化、汽化,通过移动激光头达到切割的效果。

2、 激光雕刻机的分类:激光雕刻机的分类主要根据激光器的不同分为固体激光雕刻机,气体激光雕刻机,以及半导体激光雕刻机。

激光雕刻机的优势:

1、提高雕刻的效率,使被雕刻处的表面光滑、圆润,迅速地降低被雕刻的非金属材料的温度,减少被雕刻物的形变和内应力;

2、可广泛地用于对各种非金属材料进行精细雕刻的领域。


到目前为止,雕刻机的应用几乎遍布于每个行业,成为我们日常工作中司空见惯的设备。现在,它主要被应用于广告业、工艺业、模具业、建筑业、印刷包装业、木工业、装饰业、皮革业……


装饰业


先是原木,原木就是没有经过加工的木材。它是我们日常生活之中最常见的一种激光加工材料,也很容易被雕刻和切割。比如浅色的木材,桦木樱桃木或者枫木等,它们很容易被激光气化,因而比较适合雕刻。不过由于每种木材都有其自身的特点,因而我们在挑选木材时要根据我们所要雕刻的具体实物而做选择。我们建议在雕刻不太熟悉的木材前,要首先研究雕刻机的特性。


其次是胶合板,它是一种人造木板,也是家具常用材料之一。在胶合板上雕刻其实与在木材上雕刻没有太大的区别,只是有一点要注意,雕刻深度不可太深。切割后的胶合板边缘也会像木材那样发黑,但发黑程度如何,关键就要是看胶合板是使用那种木材制造了。


印刷包装

随着激光雕刻机的广泛应用,印刷包装业印版也逐渐应用上了激光雕刻技术。印刷包装业中最为常见的包装是瓦楞纸箱包装。不过瓦楞纸箱包装又可以分为二类,一类是销售包装,另一类是运输包装。销售包装一般属于内包装,在销售过程中与消费者见面的,比如彩盒、白盒、礼品盒等。运输包装一般属于外包装,其主要作用是方便储存、运输,比如纸箱,瓦楞盒等等。


由于激光雕刻在纸包装材料上的制版成本低,仅有树脂版成本四分之一,所以在目前的印刷包装业上普遍采用激光雕刻制版做为瓦楞纸箱包装印刷版。


工艺业

激光雕刻工艺品是指采用高能量密谋的激光束投射到材料表面,使材料表面发生物理可化学的变化,从而获得可见图案的雕刻工艺品。


激光雕刻工艺品按材质可分为:纸制激光雕刻工艺品,布艺激光雕刻工艺品,竹制激光雕刻工艺品,皮革激光雕刻工艺品,树脂激光雕刻工艺品,有玻璃雕刻工艺品,金属激光雕刻工艺品,珠宝玉石激光雕刻工艺品……


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皮革

皮革行业使用激光雕刻机打破了传统手工和电剪速度慢、难以排版、效率低及材料浪费现象严重的难题。它速度快,操作简单的特点,为皮革行业的发展带来了非常大的效益。只需把所要裁剪的图形及尺寸输入到电脑,激光雕刻机就会根据电脑上的数据把整张的材料裁剪成用户所需要的成品。不用刀具,也不需要模具,同时,还能为用户节省大量人力资源的投入。所以激光雕刻机在皮革行业也被广泛运用。


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激光雕刻机相对于传统的雕刻方式存在着众多的优势:它雕刻出来的皮革边缘不发黄,还自动收边或卷边,不变形,不会发硬,尺寸一致且精确;可雕刻任意复杂形状;效率高、成本低,电脑设计图形,可雕刻任意形状各种大小的花边;加工对工件没有机械压力;操作安全,维修简单等。


激光雕刻机主要由光学系统、机械系统和数控系统组成,欧美等发达国家最先开始将激光器用于加工制造,并在较长时间内占据了较大的市场份额。受益于全球经济的持续复苏和国家战略的深入,全球制造业向发展中国家转移,亚太地区激光行业市场份额迅速增长。发展中国家在制造业升级过程中,逐步使用激光设备代替传统设备,是全球激光加工行业市场增长最主要的驱动力之一。


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Figure 1:激光产业链


我国激光加工设备行业起步较晚,但近年来发展迅猛。激光设备行业属于高端技术制造业,长期受到国家产业政策的重点鼓励和大力支持。国家各政策规划均强调重点支持激光产业的发展,为产业持续发展提供了广阔的空间和良好的机遇。2021 年中国激光设备产量约为20.19 万台,同比增长32.92%。

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Figure 2:2016-2021年 中国激光设备产量


中国市场规模方面,2013-2020 年激光设备市场规模呈上升趋势,年复合增长率为19.83%。2020 年市场规模约为692 亿元,同比增长5.17%。预计2021 年市场规模约为740 亿元,同比增长6.94%。

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Figure 3:2013-2021年 中国激光设备市场规模

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