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1、激光是材料加工工具的巨大进步，发展空间广袤“激光”这一概念正在越来越多地被大家熟悉与了解。激光不断涌现的新应用不断刷新人们对于“激光可以做什么”的认知，从最开始的打标、切割，到焊接、清洗、超快，再到3D打印、熔覆、光对抗等。
目前的全球光纤激光器龙头IPG公司成立于1991年并于2006年在纳斯达克上市，从IPG的收入来看，其中来自材料加工应用的收入的比例从2006年的68%提升至2013年的94%，且自2013年至今始终保持在90%以上，体现了激光在材料加工应用中的快速发展以及重要地位。
本文将从材料加工的角度来探寻激光潜在的发展方向，目的是更好的理解国内外激光器龙头公司当前的发展阶段及未来的成长空间。
激光是材料加工工具的创新，是从接触式机械加工到非接触式加工的巨大进步。
制造和使用工具对于人类文明的进步具有重要意义，考古学界就常按照生产工具对人类发展阶段进行划分，包括旧石器时代、新石器时代、青铜器时代、铁器时代等，例如从延展性差、容易损坏的石器向延展性更好、耐久度更高、可反复使用和回收再利用的铜器切换时，社会生产力和物质生活都在很大程度上得到了提升，精神生活在此基础上得以更加丰富。
目前我们广泛使用的工具往往是具有固定形态的，例如进行车、镗、铣、磨、刨、钻等机加工时使用的刀具，用于冲压、冲裁、注塑的各类模具等等。
激光这一柔性、非接触式的工具和能量载体的出现，无疑是工具发展的一大创举，而且激光具有易于控制、高能定向等优越性能，从等离子、超声波等柔性工具中脱颖而出。
在IPG官网呈现给投资者的“指导手册”中，IPG将全球的激光加工系统与机床规模进行对比。
可以看到，激光作为先进的非接触式加工工具，在材料加工中的渗透率仍很低，发展空间广阔。而且，激光在材料、工艺、精度等方面的延展性是其广阔发展空间的有力支撑：
材料：
在其他条件相同时，特定材料对不同波长的光的吸收率不一样，不同材料对相同波长的光的吸收率也不一样。通过选择合适的激光波长，可以提高对目标材料的加工效率。如连续光纤激光器波长通常在1-2μm，特别适合加工钢铁这类应用最广泛的金属；CO2激光器波长在10μm左右，更适合加工皮革、木板、亚克力等非金属材料。
工艺：
根据加工前后工件的质量变化（△m）可以分为，△m＜0——切割、清洗等。△m＞0——焊接、熔覆、3D打印等（暂不考虑△m＝0的工艺）。目前，较成熟的激光应用还集中在△m＜0的切割和打标中，正在向其他工艺快速拓展。
精度：
从热效应考虑，材料去除可以分为冷加工和热加工，一般而言冷加工的精度更高，通过调节激光脉宽即可调节加工时的热效应。
超快激光加工也被称为“冷加工”，特别适合精密加工；连续激光器采用热加工的方式，在宏观加工中具备更好的经济效应。
总结来看，人类制造和使用物理形态固定的工具的历史可以追溯至公元前，而第一台激光器则在公元1960年才由美国物理学家梅曼制造出来，至今仅60年历史，还处于较为初级的发展阶段，未来在材料加工领域具十分广阔的发展空间，可挖掘领域众多，随着激光器（光源）以及其他配套技术的进步，有望以越来越低的成本实现越来越好的加工效果，渗透率不断提升。
我们将重点围绕“工艺拓宽”在第二章中梳理激光新应用目前的发展。
2、以焊接、清洗等为例，激光应用正在我国加速拓展从我国工业激光加工设备价值量来看，激光切割、打标、焊接设备占比合计约达70%，这三大应用也被称为激光加工技术的“三驾马车”，是近年来激光在工业领域较为广泛的应用，其中焊接渗透率相对更低，此外，通过专利数量来看，清洗、熔覆方面的研究起步则更晚。
以下分别来看：
激光打标通常是对同种材料的表面进行加工，应用较早、相对简单、发展比较成熟；激光切割通常加工同种材料，以二维板材和类二维管材为主，近几年在不低的基数上实现了爆发式增长，2015-2020年我国激光切割机年销量从4700台增加至55000台，复合增速高达51%，如果从专利的角度来看，激光切割的快速的增长也是以数十年的技术积累为基础的；
激光焊接由于被焊材料多种多样、被焊点在三维空间中形状各异等原因，难度远大于切割。我们出于“一般而言，被切割的材料都需要焊接”且“焊接难度更大”的考虑，认为激光焊接设备的价值量应该较切割更大。
但另一方面，虽然激光焊接被划分至目前的“三驾马车”之一，但其价值量还不到激光切割设备的1/3，这说明激光焊接的渗透率与激光切割相比应有较大差距，这一新应用随技术进步渗透率有更大的提升空间。
激光清洗是指利用高能激光束照射工件表面，使工件表面的污物、锈斑或涂层发生瞬间蒸发或剥离从而达到洁净的工艺，为减少热效应以避免对工件本身的损伤，通常选用纳秒激光器或脉冲宽度更短的激光器。
激光熔覆通过在基材表面添加熔覆材料，利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝在基体表面形成涂层，以提高机器零件或材料性能。
2.1. 焊接：中高功率在锂电等行业率先应用，手持焊凭易用性打开市场
按功率高低来分，中高功率焊接装配于产线，多用于白车身、动力电池、消费电子产品的焊接。
未来将逐步在主要细分市场如工程机械、轨道交通等领域逐个击破；中低功率焊接市场主要产品为手持激光焊，机器小巧、操作方便，应用领域主要集中在钣金、机箱、水箱、配电箱等机柜、橱柜厨卫、不锈钢门窗护栏等复杂不规则、不需要夹具且厚度不超过5mm的焊接工序。
▼中高功率焊接在锂电等行业率先应用
动力电池轻量化要求提高，激光焊接全面替代传统工艺。在动力电池焊接中，原来多使用电阻点焊，但轻量化的要求使得铝及其合金的应用更加广泛，而电阻点焊在焊接铝时，易发生喷溅与飞溅，熔核内部易产生缺陷，直接影响电池良品率及安全性；超声波焊接能够在动力电池制造中实现传统方法难以焊接的超薄铝、铜、镍合金等金属的连接，但该焊接封装工艺要求精密结构件焊接部位的塑胶厚度至少在1.2mm以上，不利于减小电池模组的体积，且其伸入尺寸被严格限定在焊接所允许的范围内；激光焊接是一种非接触式工艺，具有热量输入集中、加工效率高、焊缝强度大等优点。
近期，IPG、锐科陆续推出光斑可调激光器，很好解决了动力电池焊接中的飞溅问题，稳定性、焊接效率以及良品率都得到了有效提升。
锐科2021年推出型号丰富的光束可调高功率光纤激光器，为焊接专用激光器。
锐科2020年发布的光束可调激光器（ABP激光器）为焊接专用激光器，市场反响良好，2021 年进一步丰富了ABP激光器型号配比，从只有6＋6（中心功率 环形功率，单位kW）一种型号，到具备6＋6、4＋4、4＋2、2＋4、3＋3、2＋2等多种型号，以满足不同的应用需求。
ABP激光器均采用锐科自主研发的多芯层光纤，可以进行中芯功率和环芯的功率独立调节，有 5 种不同的光斑组合，焊缝表面更加的光滑平整，而且熔深更深，熔池更宽，
具体体现为：
方形电池封口焊接速度可达350mm/s，速度提高了43%，圆柱电池封口焊接时间约为0.9s/个；转接片的焊接可以实现150mm/s的焊接速度，焊缝宽度＞2mm；模组侧板的焊接，焊接速度超过80mm/s，叠焊接头搭接面连接宽度＞2mm。
锐科焊接专用激光器的应用之一即为锂电领域提供更优质的解决方案。
▼手持激光焊成为率先放量的中低功率激光焊接
手持激光焊易上手、效率高，随持续迭代快速渗透下沉市场。随着激光器成本下行、激光焊接头技术成熟，手持焊市场凭借易上手、效率高等优点自2018年快速起量，而且手持激光焊自身也在不断进行技术和工艺迭代，过去手持激光焊采用普通直头焊接、焊缝较窄，在焊前缝隙较大的下沉市场受到了一定限制。
国内外诸多厂家对焊接头进行了改造，开发出摆动焊接头及摆动焊接工艺，如IPG 2020年推出的便携式手持激光焊接机LightWELD摆动宽度可调至5mm。IPG在其2021年一季报里提到“手持式激光焊接机的订单需求非常强劲”。
国内宏山、奔腾等激光设备商也推出了此类产品，但从产品参数更为详细的宏山手持激光焊 来看，其所支持的焊前缝隙还较窄。
我们认为随着国产激光手持焊的成熟，手持焊渗透下沉市场的速度有望进一步加快。
我们认为，焊接技术的逐渐成熟对于其他新应用有较强的借鉴价值：
（1）焊接应用从下沉市场如手持焊到高端市场如机器人焊接均有广泛分布、层次丰富，为激光在各层次市场作为工具被调用提供了很好的参考；
（2）自动化焊接所需要的运动控制、传感等配套技术，参考焊接机器人轴数多、对轨迹精度要求高、需要焊缝跟踪系统来说，都是自动化中难度较高的应用，这些配套技术的进步对于清洗、熔覆自动化的实现具有积极作用。
2.2. 清洗：快速实现从学术到产业的转变，在汽车、轨交等多领域实现应用
由锐科激光与集成商及终端客户共同推动，国产激光清洗在中车、中船等国内知名企业相继落地。国际上激光清洗的探索始于 20 世纪 80 年代，经过几十年的发展，已经从实验室研究走向了制造业的应用。
据锐科激光官网新闻，2016年之前国内做激光清洗的还以学术机构为主，且面临关键核心部件依赖进口、配套产业链缺乏等诸多问题，锐科作为首台100W国产激光清洗机的研发者，其在清洗行业的发展也是国内激光清洗行业的缩影：从2016年开始研发至今，锐科将清洗激光器的功率从100W提升至2000W，并与集成商、终端客户共同研发推动，在中车、中船、豪迈科技等企业开始，打开了国内激光清洗在高铁、船舶、轮胎模具、核电设备、汽车车身等多个行业的应用。
在突破多个行业标杆客户后，我们认为激光清洗行业以及锐科的激光清洗业务都进入了加速发展通道。
锐科激光清洗专用激光器诸多指标已经十分接近IPG。
从今年 3 月上海慕尼黑光博会来看，主要有IPG、锐科激光等少数企业展出了清洗专用激光器，从各家官网上功率最高的激光清洗专用激光器的参数来看：锐科清洗激光器的最高功 率、功率可调范围、最大脉冲能量已与IPG非常接近，在国内品牌中处于领先地位。
据锐科激光官网5月报道，2021年一季度锐科清洗激光器出货量同比增长251%，其中包括多台500W和1000W，订单处于爆满状态，验证了激光清洗应用和锐科的快速发展。
2.3. 熔覆：无污染的表面改性技术，主要替代电镀工艺
激光熔覆是先进的表面改性技术，其主要替换的是成本低、效率高但污染重的电镀技术。表面改性技术是通过改变材料或工件表面的化学成分或组织结构以提高机器零件或材料性能的一类处理技术，其中电镀因成本低、效率高成为使用最为广泛的一种，但电镀过程中需使用大量剧毒的强酸、强碱、盐类以及有机化学溶液，作业过程中还会释放大量有毒有害气体，对生态环境造成巨大威胁。
激光熔覆是20世纪70年代随着大功率激光器的发展而兴起的一种新的表面改性技术，通过在基材表面添加熔覆材料，利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝在基体表面形成涂层实现表面改性，是处理效果好、无污染的先进方式。
激光熔覆替代电镀难度较大，有望率先在高端且产品相对标准的领域得到应用。
与激光切割替代传统的火焰切割 打磨等效率不高的方式相比，电镀除污染较重外性能优良，这使得激光熔覆进行替代的难度更大。
从成本来看，激光熔覆除设备购置费和人员成本外，使用成本主要还包括金属粉末费用、电费、气体费用和易损件消耗费用，其中最影响成本的设备购置费、金属粉末使用效率、电费均与激光器有较大关联，激光器技术进步将在较大程度上加速激光熔覆的发展。
我们看好随着激光技术进步，以及环保要求趋严、废水废气处理费的提高，激光熔覆率先在高端且产品外形相对标准的领域起量。
2.4. 超快：热效应小被称为“冷加工”，尤其适合精密度要求高的应用
超快激光面向“精密加工”，国产品牌快速发展有望推动行业更快起量。超快激光器又称超短脉冲激光器，一般指脉冲宽度小于1 ns的激光器，包括皮秒级（10-12s）激光器和飞秒级（10-15s）激光器。
超快激光产生的超短脉冲与材料相互作用时间极短，将能量极快地注入很小的作用区域，在根本上避免了能量的转移、转化以及热能的存在和热扩散造成的影响，从根本上改变了激光与物质相互作用机制，又被称为“冷加工”。
10年前，超快光纤激光器仍停留在基础科研领域，运用于科研机构的实验室中，随着工艺的完善和成本的降低于近年来转化落实在产业化应用中，在精密微加工、航空航天、消费电子、汽车制造、光伏能源等工业领域以及生物医疗等非工业领域表现出色。
2015-2020年，我国超快激光器总市场规模从2.9亿元增加至27亿元（CAGR56%），近两年增速有所放缓，我们认为可能有两方面的原因：
1）2019年制造业尤其是消费电子相关领域固定资产投资放缓；
2）超快激光器随国产的突破价格有所下降，据《2021中国激光产业发展报告》，国产超快激光器出货台数从40台增加至2100台（CAGR121%），实现了快速发展。
虽然我国对焊接、清洗等新应用的探索在持续推进，但与海外发达国家相比，激光新应用在我国工业市场的占比仍较低。
目前，锐科激光、创鑫激光等国内主要激光器企业均是从打标、切割这两类业务起家，而且国际光纤激光器龙头IPG在我国的业务也是以切割为主。
据IPG官网披露，2020年其全球收入中约90%应用于材料加工，我们假设IPG在中国的收入中金属切割业务占比为70%，就可以将IPG材料加工业务按照地区和应用领域进行拆分，可得在除中国以外的地区，IPG材料加工应用中非切割类（包括打标、焊接、清洗、熔覆、3D 打印、深雕、退火、刻蚀、微加工等）收入占比接近60%。
复盘国内过去10年发展历程，切割在国内的快速爆发经历两大阶段。
1：技术可行；2：经济性可行。其中，经济性可行，又可分为两个阶段。
第一阶段，我们认为是“全生命周期成本可行”；
第二阶段，我们认为是“一次采购成本可行”。
如前所述，2014年之前，激光切割的行业研究已经经历了快速爆发期，技术已经可行。
但因为成本较高，所以主要在以苹果产线为主要应用场景。
原因是，以苹果代工厂角度，激光虽然一次采购费用高，但对于产品性能的提升、以及整体生产节拍的提效等作用大。
因此，属于“全生命周期成本可行”阶段。此后，再经过几年的持续降本后，2016年前后，光纤激光设备价格终于和冲床等可替代工艺的一次采购成本价差不大，也就是逐渐跨越到“一次采购成本可行”阶段。
新应用中，以焊接为例，目前已经跨越了“技术可行”阶段，达到了“全生命周期成本可行”，部分达到“一次采购成本可行”阶段。
目前国内使用激光焊接较多的是锂电焊接和手持焊。其中，锂电焊接是对传统焊接的升级，且解决了部分此前焊接技术不容易解决的问题（喷溅），属于达到了“全生命周期成本可行” 阶段。
而手持焊虽然较传统电弧焊等价格较高，但可以省掉熟练焊工的人力成本，因此，已经达到了“一次采购成本可行”阶段。其他如超快、清洗等行业也均跨越了“技术可行”阶段。
我们预计，未来5年激光行业新应用的发展将复制过去5年激光切割的快速放量，而且应用领域将更丰富，更大范围内改变材料加工行业。中国市场为激光行业的企业提供了优良的发展条件，作为行业一员，锐科自身具有媲美IPG的发展优势来引领行业发展。
通过参考IPG在《投资者指导手册》中总结的四点成功经验：（1）多个应用市场和区域市场的高市占率；（2）垂直整合；（3）良好的盈利能力和现金流水平；（4）在工业以外拓展了多个并行的广阔市场如医疗、通讯等。
我们发现锐科也具备这些特点或至少处于向这方面持续优化的状态：
市占率快速提升，剑指光纤全品牌市占率第一。
2015-2020年，锐科于国内光纤激光器市场占有率大幅 16pp达24.4%，2020年产能扩张受疫情影响较大的情况下，仍在我国光纤激光器市场保持了内资品牌市占率第一的水平，并且客户结构大幅优化，2021年公司剑指国内全品牌市占率第一。
持续的产业链垂直整合。
锐科在高功率光纤激光器方面，完成了特种光纤、光纤器件、半导体激光器等上游产业链的垂直整合。这将是公司在技术层面拓宽激光应用，在成本层面上推动新应用在工业场景中落地 基础。
经营质量和效率全面提升。
从现金流来看，公司加强管控，2020年四季度回款情况向好，全年经营活动现金流量净额同比 196%为0.55亿元，2021年上半年经营活动现金流量净额较2020年同期转正，经营质量稳步提升。
同时，锐科正加大管理架构的梳理力度，于2020年年报中多处强调建立市场化的薪酬体系，有助于公司进一步提升组织活力，支撑公司多业务条线的快速发展，并保持在激光新应用中的引领地位。
背靠大股东航天科工，在特种设备等业务方面具优势，未来有望在特种应用中发挥更大作用。
最后，我们以IPG目前应用于材料加工的产品和业务来梳理其发展思路，以此理解锐科目前所处的发展阶段，以及未来前进方向。锐科从此前的打标和切割，拓展到了焊接、熔覆、清洗、精密加工等诸多领域，特点是以业务线拓宽驱动收入和盈利增长。
未来发展方面，我们认为，锐科一方面可以从丰富的产品中沉淀出产品平台，基于平台延展更多品类，并实现更低成本，另一方面可以通过内生或外延完善激光配套解决方案，获得持续精进。
参照IPG已经形成了产品矩阵，我们认为，锐科激光未来有如下发展方向：
（1）为单一工艺储备更多种类的激光器以适应不同材料的加工；
（2）以某款激光器为平台，在同种材料的加工中，开发不同加工工艺。
参照IPG收并购思路，我们认为，锐科激光未来有如下发展方向：完善光学技术外的配套技术，在激光新应用的研发中与终端和设备商更加密切合作，进行工艺研发，推动新应用的加速迭代和广泛落地。
5.1 关键假设：
假设 1：
公司作为国内龙头，市占率稳步上升，逐渐迈向更高功率及更高端的新应用后毛利率逐渐修复，我们假设2021-2023年公司连续光纤激光器板块收入同比增长53%、35%、24%，毛利率分别为32.5%、33.8%、34.8%；
假设 2：
目前，公司脉冲激光器板块收入主要来自较为成熟的打标应用，我们假设2021-2023年公司脉冲光纤激光器板块收入同比增长12%、10%、8%，毛利率分别为9.0%、9.0%、9.0%；
假设 3：
超快激光器在3C精密加工等方面有着较为广泛的应用，我们预计随着激光工艺的不断成熟，市场将快速打开。
我们假设 2021-2023年公司超快激光器板块收入同比增长90%、80%、50%，毛利率分别为 50.0%、48.0%、48.0%。
基于以上假设，我们预测公司2021-2023年分业务收入成本如下表：
5.2. 报告总结
A 股上市公司中，我们选取主营纳秒激光器同时拓展超快激光器的英诺激光，以及专注激光设备系统研发的柏楚电子作为可比公司。
2021-2023年两家可比公司平均PE分别为86/65/52倍。
公司作为国内光纤激光器龙头，在“千人计划”专家团队领衔的研发队伍下， 由技术驱动成长，多年深耕激光产业链中游的光纤激光器产品，同时持续发力上 游核心元器件，自产比例逐年提高，积累护城河。
我们预计公司在高功率、超快等多条产线的推动下，将逐步迈入收获期，经营质量再上新台阶，预计未来收入业绩可以保持高增长。我们预计公司2021-2023年归母净利润分别为5.2/7.4/9.8亿元，对应PE 53/37/28倍。
宏观经济增速放缓：
工业激光应用于各行各业的材料加工，与宏观经济景气度，尤其是制造业景气程度为正相关关系。
若宏观经济、制造业增速放缓，下游固定资产投资增速放缓甚至投资减少，行业将在短期内受到消极影响。
新应用拓展速度不及预期：
激光新应用长期发展空间广阔但短期可能受经济性、行业固定资产投资等因素影响，若新应用拓展速度不及预期，将对公司短期收入业绩有所影响。
行业竞争加剧：
我们认为锐科客户结构优化、占据切割光源高地后，受到的行业价格战的影响正逐渐减小，但若行业竞争再次加剧或者新应用在快速起量的同时进入价格战，公司盈利能力将受到一定影响。
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报告属于原作者，我们不做任何投资建议！
报告原名：《锐科激光：新应用有望复刻切割快速起量》
作者、分析师：德邦证券 倪正洋 张宇虹
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