激光加工行业研究系列一：激光宏加工应用前景远大，工业自动化升级助推行业发展

证券研究报告/行业研究 激光宏加工应用前景远大，工业自动化升级助推行业发展 ——激光加工行业研究系列一 投资评级:看好(首次) 分析师：吴起涤执业登记编号：A0190523020001wuqidi@yd.com.cn研究助理：程治执业登记编号：A0190123070008chengzhi@yd.com.cn 激光设备指数与沪深300指数走势对比 20%10% 0% -10%-20% 2022/09 2023/02 2023/07 000300.SH 884220.TI 资料来源：同花顺iFinD，源达信息证券研究所 投资要点 激光宏加工优势显著，受益工业自动化改造趋势 激光宏加工包括激光切割、激光焊接和激光打标等。相较传统加工方式，激光宏加工具有柔性化加工、加工质量好和效率高等优势，推动渗透率持续提升。工业自动化改造趋势下，激光设备可接入MES等生产管理系统，成为工厂自动化解决方案的输出触点。从行业周期看，宏加工属于通用制造业，2023年周期底部已过，行业有望进入上行阶段。 激光器推动切割渗透率提升，产业链各环节择优选择 激光器是激光切割渗透率提升的最大推力。首先激光器国产替代趋势下，国产厂商通过价格战抢份额，激光器降价提升设备性价比；其次激光器功率的持续提升使设备的厚板切割能力更强。对产业链各环节比较，控制系统和激光器的竞争格局更为集中：1）控制系统：产业链卡位最优，兼具高溢价和强技术壁垒；2）激光器：格局已逐渐稳定，关注龙头厂商的降本增效进展和盈利能力修复趋势。 激光焊接应用前景远大，动力电池是最大应用场景 从专用场景焊接看，技术附加值高于激光切割，因此成套设备的技术壁垒和产品溢价更高。动力电池焊接是最大的应用场景，激光焊接设备价值占比约为0.2-0.3亿元/GW，此外还可应用于消费电子和汽车制造等领域。从通用场景焊接看，主要针对非标化焊接场景，目前处于发展初期，控制系统是主要难点。未来钢结构等行业的机器换人趋势无法避免，智能焊接机器人应用前景远大。 投资建议 1）激光切割控制系统：产业链卡位最优，兼具高溢价和强技术壁垒。建议关注：柏楚电子等。 2）光纤激光器：龙头市场地位稳固，降本增效成效逐渐显现。建议关注：锐科激光等。 3）激光焊接成套设备：激光焊接在动力电池等行业已成为必备工序，较激光切割技术附加值更高。建议关注：联赢激光等 风险提示 行业复苏不及预期的风险，竞争格局恶化的风险，国产替代不及预期的风险。 请阅读最后评级说明和重要声明 目录 一、激光宏加工优势显著，受益工业自动化改造4 二、激光切割：激光器推动渗透率提升7 1.激光器功率持续提升，国产替代推动价格下降7 2.产业链环节比较：控制系统、激光器和设备8 三、激光焊接：激光焊接应用前景远大13 1.专用场景焊接：动力电池焊接是最大应用场景13 2.通用场景焊接：受益机器换人趋势15 四、重点公司19 1.柏楚电子19 2.锐科激光20 3.联赢激光20 四、投资建议22 1.建议关注22 2.一致预测23 五、风险提示24 图表目录 图1：激光宏加工工艺图例4 图2：激光加工行业产业链5 图3：2022年中国激光加工设备市场规模达832亿元6 图4：切割、焊接和打标是国内激光加工前三大应用6 图5：以激光加工设备为触点输出工厂自动化解决方案6 图6：设备商采购激光器价格持续下降7 图7：价格战推动激光器国产厂商份额提升7 图8：锐科激光发布国内首台120kW光纤激光器8 图9：激光器功率提升拓展切割厚度和切割效率8 图10：预计2023年中国激光切割设备市场空间将达323亿元8 图11：竞争格局差异显著影响产业链各环节公司的盈利状况9 图12：竞争格局差异显著影响产业链各环节公司的盈利状况9 图13：国内中低功率控制系统市场已基本实现国产替代11 图14：国内高功率控制系统市场国产替代持续推进11 图15：2021年中国工业激光器各类型市场占比11 图16：2022年国内光纤激光器市场规模为123亿元11 图17：2021年中国光纤激光器市场竞争格局12 图18：2022年中国光纤激光器市场竞争格局12 图19：2023年H1锐科激光毛利率/净利率出现明显好转12 图20：激光切割设备市场格局分散（2021年）13 图21：针对不同材料焊接的激光器选型尤为重要14 图22：针对不同材料焊接的激光器选型尤为重要14 图23：预计2023年全球动力电池装机量为721.7GW15 图24：预计2023年中国动力电池装机量为433.5GW15 图25：激光焊接用于蓝牙耳机中的纽扣电池封装15 图26：激光焊接用于汽车充油芯体传感器组装15 图27：通过3D视觉识别钢结构件的形状16 图28：控制焊接机器人、变位器等17轴完成钢结构件焊接16 图29：从焊接流程看控制系统底层技术与激光切割控制系统具有共通性16 图30：我国是钢结构产量大国，对智能焊接机器人潜在需求大17 图31：2023年H1公司营收同比增长62%19 图32：2023年H1公司归母净利润同比增长46%19 图33：公司总线系统+切割类业务占比提升19 图34：公司盈利能力优质19 图35：2023年H1公司营收同比增长15.8%20 图36：2023年H1公司归母净利润同比增长412.3%20 图37：光纤激光器是公司主要产品20 图38：2023年H1公司盈利能力出现修复趋势20 图39：2023年H1公司营收同比增长72%21 图40：2023年H1公司归母净利润同比增长184%21 图41：动力电池行业是公司产品第一大下游21 图42：2021年起公司净利率出现一定提升趋势21 表1：激光切割具有柔性度高、加工效率快和加工精度高等特点4 表2：激光焊接具有焊接质量高、焊缝深和热形变小等优点5 表3：国内中低功率控制系统市场空间测算10 表4：国内高功率控制系统市场空间测算10 表5：钢结构行业智能焊接机器人市场空间测算17 表6：重点公司盈利预测23 一、激光宏加工优势显著，受益工业自动化改造 激光加工技术可分为宏加工和微加工。本文将重点放在宏加工部分，广义的宏加工包括激光切割、激光焊接和激光打标等。激光宏加工的原理即利用激光器输出高密度、高能量的激光束照射在材料上，使材料发生蒸发、融化等热反应，最终实现切割、焊接和打标等目的。 图1：激光宏加工工艺图例 激光切割激光焊接激光打标 资料来源：锐科激光官网，联赢激光公众号，源达信息证券研究所 激光加工方式较传统加工在多方面具有显著优势。具体体现在：1）激光加工柔性化程度高，通过数控系统即可灵活控制激光器加工轨迹，适用于小批量、定制化等生产场景；2）激光加工方式加工效率快，系激光器具有高功率密度；3）激光加工加工精度高，系激光器光束高聚焦，并和精密数控系统相配合；4）此外激光加工还具有热影响小、加工质量好等优点。 表1：激光切割具有柔性度高、加工效率快和加工精度高等特点 切割方式 适用范围 切割厚度 切割速度 切割精度 切缝宽度 投入成本 激光切割 金属/非金属 0-40mm 非常快 ±0.2mm 0.5mm 设备成本高 水切割 金属/非金属 0.8-100mm 慢 ±0.1mm 0.8-1.2mm 成本较高 等离子切割 金属 0-120mm 较慢 ±1mm 1-2mm 设备成本低、使用成本较高 线切割 金属 40-60mm 快 ±0.02mm 0.1-0.2mm 设备成本低、使用成本高 设备/使用 冲床/剪床金属仅适用于0-2mm的超薄板材料加工，加工柔性度差 资料来源：金属加工公众号，源达信息证券研究所 表2：激光焊接具有焊接质量高、焊缝深和热形变小等优点 焊接方式 适用材料 深宽比 功率密度（W/cm2） 热形变 焊接质量 激光焊接 金属/非金属 <10 10K-100M 极小 质量高;单面焊降低重量，焊接强度高 电阻焊接 金属 <2 100K-1M 显著双面焊增加重量,焊 接强度低 电弧焊 金属 <2 1-100K 显著焊接点/缝大，增加 重量，焊接强度低 电子束焊接 金属/非金属<301-100M极小质量高；但是过程复 杂，需要真空和消磁 资料来源：联赢激光招股说明书，源达信息证券研究所 激光加工行业的产业链上游主要包括数控系统、光学材料和零部件等，中游主要为各类激光器及切割头等配套器件，下游则以激光加工设备为主。其中激光器性能、数控系统和终端加工工艺是决定加工质量的关键。而从设备价值占比看，激光器占设备价值比重较大，而数控系统的价值占比较小，以高功率激光切割设备（>6000W）为例，二者的价值占比约在20-30%和1-5%。 图2：激光加工行业产业链 资料来源：森峰科技招股说明书，源达信息证券研究所 激光切割、激光焊接和激光打标是前三大应用。根据智研咨询发布的报告，2022年我国激光加工设备市场规模为832亿元，较上年同比增长6.1%，增长放缓系受疫情和宏观环境影响，企业固定资产投资节奏放缓，预计2023年行业景气度将持续回升。从行业应用看，2022年切割、焊接和打标是国内激光加工前三大应用，占比分别为40、16%和11%，未来在制造业向高端化升级和工业自动化水平提升的趋势下，焊接及微加工等应用占比将进一步提升。 图3：2022年中国激光加工设备市场规模达832亿元图4：切割、焊接和打标是国内激光加工前三大应用 1000 800 600 400 200 0 20152016201720182019202020212022 30% 20% 10% 0% 其他 激光打孔 激光微加工 激光雕刻 激光切割,40% 中国激光加工设备市场规模（亿元） YOY（%） 激光打标,11% 激光焊接,16% 资料来源：智研咨询，源达信息证券研究所资料来源：智研咨询，源达信息证券研究所 工厂自动化改造推动激光加工渗透率提升。激光加工对传统加工方式的替代驱动力除了其自身优异的加工效率和加工质量外，也受益于工厂的自动化改造趋势。以柏楚电子官微的钢质门行业自动化改造案例为例，在引入激光切割/焊接设备的同时导入工厂MES系统，实现各类型设备网上互联，统筹下单-排料-生产管理，实现生产效率的大大提升。未来在钢构件、船舶制造等行业都有复刻上述模式的可能。 图5：以激光加工设备为触点输出工厂自动化解决方案 资料来源：柏楚电子公众号，源达信息证券研究所 二、激光切割：激光器推动渗透率提升 1.激光器功率持续提升，国产替代推动价格下降 激光切割较传统切割方式在加工效率等方面显著，之前影响渗透率提升的主要因素是：1）设备初始投资成本高；2）厚板切割不如等离子、火焰切割等传统加工方式。目前在激光器降价带动设备降价和功率提升两大驱动力下，未来激光切割渗透率将持续向上提升： 激光器持续降价：激光器占设备成本的20-30%，价格显著影响设备成本。此前国内激光器市场被IPG等进口品牌垄断，价格高昂导致一台高功率激光切割设备价格在数百万元。锐科激光、创鑫激光等国产品牌崛起后，价格战成为重要提份额手段，带动激光切割设备价格下降。根据森峰科技公告，2022年一台高功率激光切割设备平均售价在76万元。 图6：设备商采购激光器价格持续下降图7：价格战推动激光器国产厂商份额提升 40 30 20 10 0 202020212022 低功率（0-3kW)中功率（3k-6kW）高功率（>6kW) 100% 80% 60% 40% 20% 0% 20182019202020212022E 1k-3kW3k-6kW 6k-10kW>10kW 资料来源：森峰科技公告，源达信息证券研究所资料来源：中国激光产业发展报告，源达信息证券研究所 激光器功率提升：激光器性能和功率是决定切割材料厚度和效率的重要因素。参考锐科激光官微资料，在切割50mm厚的碳钢时，30kW激光器切割效率相比20kW激光器可提升200%以上。目前60kW激光器已可切割70