行业观察丨能源转型、高端制造双轮驱动，促使欧洲光纤激光器市场迎高增长

近日，市场研究、商业智能和咨询领域公司Market Data Forecast发布欧洲光纤激光器市场报告。该报告称，2024年欧洲光纤激光器市场价值为15.4亿美元，预计2025年将达到17.1亿美元，2025年到2033年或将以11.5%的复合年增长率增长，到2033年将达到40.4亿美元。

 

光纤激光器是工业光子学领域一项技术先进的技术，其特点是光束质量高、电效率高，并且在严苛的制造环境中也能稳定运行。目前，光纤激光器广泛应用于汽车、航空航天、电子和医疗器械等行业的切割、焊接、打标和微加工等领域，并成为欧洲工业应用的主流选择。

 

据数据统计，工业过程消耗了欧洲近27%的最终能源，因此像光纤激光器这样的节能工具对于欧盟“Fit for 55”脱碳计划至关重要。此前，欧盟委员会通过《芯片法案》拨款33亿欧元，用于支持半导体制造业的发展。而半导体制造业高度依赖超快光纤激光器进行晶圆切割和电路修整。这种监管和产业层面的协调一致，使得光纤激光器不仅是生产工具，更是先进制造业实现战略自主的关键因素。

 

市场驱动
电动汽车制造业的普及推动了需求增长
欧洲电动汽车产量的快速增长，显著提升了电池和动力总成制造领域对高功率光纤激光器的需求，这也是推动欧洲光纤激光器市场增长的关键因素之一。每辆电动汽车都需要数千次激光桿接，主要用于电池极耳连接、电池密封和电机定子发夹埠接。光纤激光器在这些应用中占据主导地位，因为它们能够对铜和铝等电池结构中常见的异种金属进行精确的高速焊接。

 

欧盟计划到2030年将碳排放减少55%

 

据欧洲汽车制造商协会统计，近年来欧洲电动汽车产量连年激增，促使欧洲本土车企运营的超级工厂集成了功率高达数千瓦的光纤激光系统，该系统每小时可处理数百个电池模块。德国联邦经济事务部在2024年确认，根据“共同欧洲利益重要项目”计划资助的大多数新建电池生产线都配备了光纤激光焊接站。

 

此外，电池外壳需要达到IP67标准的密封要求，这就要求光束稳定性和一致的穿透深度只有单模光纤激光器才能实现。随着欧洲力争在2035年实现100%零排放汽车销售，这种制造转型将确保对光纤激光技术的持续和深入依赖。

 

半导体和光子制造中的集成
欧洲为重建半导体自主权而采取的战路举措，加速了超快光纤激光器在光子集成电路和先进封装工艺中的应用，进一步推动了欧洲光纤激光器市场的增长。《欧洲芯片法案》旨在到2030年将欧洲在全球半导体市场的份额翻一番（达到20%），这需要精密激光系统来切割碳化硅晶圆、构建波导结构以及修整无源器件。

 

 

由于皮秒和飞秒光纤激光器具有亚微米级的烧蚀精度和可忽略的热影响区，它们正日益成为欧洲化合物半导体加工试验线的标准配置。2024年，欧盟委员会批准了在法国、德国和意大利新建1座半导体工厂，总投资额超过220亿欧元，相关数据已记录在其《欧洲战略投资计划》中。这些工厂依赖光纤激光器来完成，诸如功率器件中的选择性发射极掺杂和3D NAND堆叠中的沟槽形成等任务。

 

ASML开发的下一代光刻工具还集成了基于光纤激光器的计量系统，用于实时对准验证。目前，欧洲超过40%的光子产品产出都涉及激光制造步骤，这表明光纤激光器是该地区高科技产业复兴的基石。

 

 

巿场限制
稀土出口管制
由于欧洲光纤激光器市场对镱、铒和铥等稀土元素（用作激光增益光纤中的活性掺杂剂）的依赖，其面临着严重的投入限制。全球超过90%的稀土氧化物加工能力集中在中国，这使得欧洲极易受到出口限制和价格波动的影响。受中国出口许可改革的影响，欧洲杨土氧化物的平均价格大幅上涨。这种依赖性尤为突出，因为一台6千瓦的工业光纤激光器就需要高纯度的镱。

 

 

目前，欧洲从废旧日电子产品中回收的稀士不足1%。尽管像SUSMAGPRO这样的试点回收项目已经证明了从磁性废料中回收稀土的效率很高，但这些项目尚未扩大规模以支持激光器制造。

 

因此，像IPG Photonics和Trump这样的欧洲激光器制造商需要维持战略库存，推高了营运资金成本并限制了定价灵活性。在循环供应链或替代掺杂剂化学方法出现之前，材料瓶颈将继续制约市场韧性。

 

熟练劳动力短缺
当前，欧洲制造业中精通光子自动化和激光材料相互作用的工程师严重短缺，阻碍了光纤激光系统的部署和优化，进而制约了区域市场的增长。据欧洲光子产业联盟估计，到2025年，欧洲将面临光子技术人员和工程师的大量缺口，但相关学科的年度毕业生人数仍然远低于行业需求。这一缺口在中欧和东欧最为严重，这些地区正在建设新的激光切割设施，但本地专业技术却相对滞后。

 

 

德国的许多机床制造商报告称，由于无法组建激光集成团队，一些项目将会延期。光纤激光器需要针对不同的材料和厚度进行精细的参数调整，不当的设置会导致诸如熔渣形成或微裂纹等缺陷，这些缺陷在航空航天或医疗应用中是不可接受的。

 

尽管像Photonics21技能联盟这样的项目自2020年以来已经培训了数千名专业人员，但相对于行业需求，培训速度仍然不足。这种人力资本的不足不仅减缓了技术普及，而且由于未充分利用的激光系统无法达到最佳吞吐量，降低了投资回报率，从而削弱了先进制造升级的经济合理性。

 

 

市场机遇
绿色氢能组件
欧洲绿色氢能经济的兴起，为光纤激光加工在电解槽和燃料电池组件制造领域,应用开辟了新天地，也为欧洲市场带来了巨大机遇。质子交换膜电解槽需要双极板，其上通常带有0.8至1.2毫米宽的复杂流场通道，而光纤激光器能够以微米级的精度在钛和不锈钢上切割这些通道。根据欧洲氢能骨干网计划，到2030年，欧洲28个国家计划部署40吉瓦的电解槽产能，这将需要数千万块经过精密激光加工的极板。

 

 

2024年，蒂森克虏伯纽切拉公司在德国投产了一座新的超级工厂。该厂每天使用光纤激光器切割数千块极板，用于其20兆瓦的电解槽堆。同样，像德国SFC Energy这样的燃料电池制造商也使用纳秒光纤激光器来构建气体扩散层，而不会影响其孔隙率。

 

欧洲清洁氢能伙伴关系组织确认，其大部分制造创新资助项目都涉及基于激光的工艺开发。由于光纤激光器能够高速无污染地加工耐腐蚀合金，因此对扩展氢能基础设施而言，它们将变得不可或缺。

 

高性能合金增材制造
光纤激光器在欧洲工业增材制造生态系统中扮演着日益重要的角色，尤其是在航空航天和能源领域，高性能镍基和钛基合金对熔池控制的精确性要求极高，这为区域市场带来了又一显著机遇。

 

 

欧洲大多数粉末床熔融金属3D打印机都采用功率在500瓦至1千瓦之间的镱光纤激光器。2023年，包括赛峰集团和MTU航空发动机公司在内的欧洲航空航天企业利用激光粉未床熔融技术生产了数万个经飞行认证的涡轮机部件，与减材制造方法相比，该技术可减少高达90%的材料浪费。

 

欧洲航天局已认证光纤激光增材制造技术可用于制造由Inconel 718合金制成的卫星推进器喷嘴，该喷嘴可承受超过1200氏度的高温。设计自由度、材料效率和性能验证的融合，正在将光纤激光器从辅助工具转变为先进工业生产的核心推动力。

 

 

市场挑战
能源强度和电网兼容性约束
尽管光纤激光系统效率极高，但功率超过4千瓦的光纤激光系统对电力需求巨大，给欧洲部分地区老化的工业电网基础设施带来沉重负担，这对区域市场增长构成重大挑战。一套10千瓦的光纤激光装置可能需要高达16千瓦的持续功率，需要三相400伏、谐波稳定的电源。南欧和东欧许多工业区的电网自20世纪90年代以来未曾升级，这限制了高功率激光系统的可靠部署。

 

 

欧盟的碳边境调节机制现在要求披露更详细的能源来源信息，这使得依赖煤炭电网地区的制造商采购更加复杂。虽然再生电源装置可以在动态激光运行中回收高达30%的制动能量，但这会增加大量的资本成本。在电网现代化改造完成之前，光纤激光的普及程度仍将不均衡，更有利于可再生能源并网程度高的北方工业集群。

 

 

超高功率水平下的热管理局限性
随着光纤激光器功率在造船和管道焊接等应用中超过20千瓦，热透镜效应和光致暗化效应日益加刷，导致光束质量和系统可靠性下降，这进一步阻碍了区域市场的增长。在如此高的功率密度下，掺杂光纤的纤芯温度可超过300摄氏度，导致不可逆的折射率变化，进而纽曲输出模式。

 

与低功率系统相比，单模光纤激光器在高功率水平下持续运行会因光纤加速退化而缩短平均故障间隔时间。在海上风电塔架制造中部署的多千瓦级光纤激光器中，只有极少数能够在2000小时运行时间内保持光束参效乘积的稳定性，而无需主动冷却重新校准。

 

虽然相干光束合成提供了一条提高功率的途径，但它引入了相位控制的复杂性，需要实时自适应光学技术，而这种技术在实验室之外很少见。因此，许多欧洲造船厂已重新采用混合激光电弧系统进行厚裁面焊接。

 

在空芯光子品体光纤等热管理技术取得工业规模的成熟之前，光纤激光器在重型制造领域的性能上限仍将受到限制，从而限制其在资本密集型行业的应用。