2026年4月21-23日
上海

电子展|智能焊接:技术革新与应用拓展

焊接技术正经历着前所未有的变革,智能化焊接的浪潮正在席卷整个行业。随着科技的飞速发展,传统焊接方式逐渐被更高效、精准的智能焊接技术所取代。电子展小编认为,这种技术的迭代升级不仅提升了焊接效率,还大大地拓展了其应用范围,为制造业带来了全新的发展机遇。

一、焊接技术不断升级,智能焊接机器人为新方向

(一)焊接技术为现代工业基石的一部分焊接技术作为现代工业的基石,通过高温或压力实现材料的原子级结合,广泛应用于汽车、航空航天、建筑、能源等核心领域。其精度与效率直接决定了工业产品的结构强度和生产成本。例如,汽车车身的高强度钢板连接、飞机发动机的耐高温焊接,以及核电站管道的安全密封,均依赖焊接技术实现可靠性和规模化生产。

根据热源和工艺差异,焊接主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。

(1)熔焊通过熔化母材实现连接,如电弧焊(手工焊、埋弧焊)适用于钢结构建筑和船舶制造。

(2)压焊(如电阻焊、摩擦焊)无需填充材料,常用于汽车车架点焊和铝合金薄板加工。

(3)钎焊则利用低熔点合金连接异种材料,在电子元器件和精密仪器中尤为关键。近年来,激光焊、电子束焊等新型技术突破传统局限,例如航空航天领域采用激光-电弧复合焊实现钛合金的高效深熔焊接,而微电子行业则依赖超声波焊完成芯片引线的精密连接。

焊接机器人是融合多学科技术的现代化工业装备。焊接机器人由机器人本体和焊接配套设备两部分构成。本体部分以六轴机械臂为核心,包含控制系统、精密减速机及伺服电机等关键零部件;焊接配套设备则涵盖焊接电源、专用焊枪和自动送丝装置等。这类设备通过集成人工智能和传感器技术,能够实现高精度、高稳定性的自动化焊接。

焊接机器人按工艺可分为四大主流类型,覆盖不同工业场景。根据高工咨询数据,点焊与弧焊机器人占据市场90%的份额。点焊机器人主要用于汽车制造业的薄板焊接,典型应用包括整车外壳拼装,需搭配160-210kg级重型机械臂,目前市场仍由发那科、ABB等外资企业主导。弧焊机器人则适配6-20kg级轻型机械臂,凭借对复杂焊缝轨迹的精确控制能力,广泛应用于汽摩配件、3C电子等领域,成为国产厂商竞争的主战场。此外,激光焊接和搅拌摩擦焊等新型技术正在新能源汽车、航空航天领域加速渗透。

(二)智能焊接机器人技术日益成熟按照机器人加工路径生成的方式不同,焊接机器人可分为传统示教型与智能焊接机器人两类。传统示教型焊接机器人采用"示教-再现"模式,依赖人工手动引导焊枪轨迹并记录动作参数,形成固定程序化焊接路径;而智能焊接机器人通过集成视觉传感器、激光传感器等高精度感知设备,结合人工智能算法实现焊缝的实时识别、路径自动生成与动态优化,大大减少人工示教的依赖,显著提升作业灵活性。一套完整的智能焊接机器人系统由智能控制系统、视觉传感与跟踪模块、离线编程平台及机器人本体构成。其核心在于离线编程软件的支持:用户可在虚拟环境中完成焊缝建模、路径规划与工艺仿真,通过预设参数自动调整焊接电流、速度等工艺参数,并验证路径合理性,大大缩短调试周期。相较于传统模式,智能机器人具备多维优势——基于深度学习的决策系统可根据材料特性、工件形变实时优化焊接策略,高精度传感器确保毫米级定位稳定性,柔性化设计使其兼容多类型焊枪与工艺需求,同时通过安全防护机制降低操作风险。

随着人工智能与物联网技术的深度融合,智能焊接机器人正从“半自主”向“全自主”演进。其技术突破体现在两方面:一是通过强化学习实现焊接缺陷的在线修复与工艺参数的自我迭代优化;二是借助数字孪生技术构建虚实映射系统,进一步提升复杂曲面焊接的适应性。相较于传统示教型机器人,智能版本在精密电子器件、汽车轻量化构件等非标焊接领域展现突出优势,尤其适合多品种小批量生产场景。未来,随着5G远程控制与边缘计算技术的普及,焊接机器人将实现跨平台协同作业与云端知识共享,推动智能制造体系的全面升级。智能焊接机器人已取得关键性突破,特别是在3D视觉与焊缝识别方面。焊接自动化已成为智能制造升级的关键支点。船舶、钢结构、重型装备等行业对高质量、低成本焊接工艺的刚性需求,为智能焊接机器人的快速普及提供了现实基础。随着国产焊接机器人性能日益逼近国际水平,领先企业正凭借技术整合力和产业链协同力,在智能焊接市场中加速形成竞争优势。

二、焊工缺口较大,智能焊接机器人空间广阔

(一)焊工短缺持续加剧,政策合力推动机器人替代我国焊工资源持续紧缺,行业对替代方案的需求日益迫切。2022年第四季度,焊工在全国“缺工”排行榜中位列第12位。根据《中国青年报》数据,到2024年我国高级焊工缺口或达40万人,整体焊工需求缺口高达349万人。若以一台焊接机器人可替代2.5名焊工计算,潜在市场空间达140万台。同时,焊工年龄结构老化加剧,60后、70后焊工合计占比达61%,而90后仅占13%,行业面临“青黄不接”的严峻现实。焊工岗位恶劣的工作环境和健康风险,进一步加剧了年轻人对该职业的疏离。高温、高噪音、电磁辐射、强光及粉尘污染使焊接工作不再具有吸引力,尽管薪资水平不低。在此背景下,制造业加快引入智能化、自动化焊接方案以应对人才紧缺,提高焊接质量和效率,智能焊接机器人成为“机器替人”的关键技术突破口。政策支持推动智能焊接机器人普及。

(二)市场需求稳步提升,经济性优势日益凸显全球焊接机器人市场呈稳步增长态势。根据高工咨询数据,2016年至2024年,全球焊接机器人销量从6.42万台提升至预计10.2万台。未来2025年、2026年销量预计分别为10.85万台和11.75万台,同比增长6%和8%,行业发展进入稳健扩张阶段。智能焊接机器人在钢结构领域的应用已形成显著的经济效益优势。柏楚电子定向募集说明书显示,我国焊工平均每年可以完成400吨焊接任务。以年产10万吨的钢结构生产线为例,人工焊接需配备25名焊工。若全面采用智能焊接系统,配合中国电建实践经验,即单台机器人工作效率可达熟练焊工的1.5倍且可由1名操作员同时管理2台设备,按焊工年薪15万元、机器成本30万元计,十年周期内可节约成本约1,890万元。不同替代效率下,机器人依然具备较高的投资回报率。随着机器人技术的进步和人工成本的变化,智能焊接的经济性有望进一步提升,长期来看,其替代人工的趋势将愈加明显。

(三)非标焊接市场应用广阔,钢结构与船舶领域加速渗透

1. 钢结构行业分析中国钢结构行业在政策引导下加速向高端制造转型。政策支持下,行业规模持续扩张,中国钢结构协会数据显示,2023年全国钢结构加工量已达1.12亿吨,同比增长10.5%。然而,当前行业仍面临核心挑战,面临自动化水平低、人工依赖度高的痛点。供需矛盾倒逼行业加速智能化转型。据高工机器人(GGII)测算,钢结构加工总量中约有60%存在智能焊接需求。

2. 船舶行业分析船舶行业增长势头强劲,全球领先地位凸显。中国船舶制造业正迎来高速发展期,根据中国船舶工业行业协会数据,2024年1-12月全国造船完工量达4818万载重吨,同比增长13.8%;新接订单量11305万载重吨,同比大幅增长58.8%;手持订单量突破2.08亿载重吨,同比增长49.7%。三项核心指标占全球市场份额均超50%,以载重吨计分别达到55.7%、74.1%和63.1%,显著巩固了我国在全球船舶工业的龙头地位。行业规模扩张与订单激增,为焊接工艺升级提供了强劲需求支撑。船舶制造面临焊缝结构复杂、小批量定制化生产等挑战,传统焊接模式难以适应,催生机器人替代刚需。船舶焊缝短小多样、装配精度偏差大;与此同时,船舶设备向超大型化、集成化发展,手工焊接效率与质量稳定性不足的矛盾加剧。船舶行业的智能焊接机器人需求预计能达到1.88万台,创造56.34亿元市场空间。若能加速替代人工焊接,进一步提升渗透率至30%,预计可带动超百亿元市场规模,推动船舶制造业向高端化、绿色化转型,提升全球产业链话语权。

三、智能焊接机器人产业链

智能焊接机器人产业链由上游零部件供应、中游系统集成和下游行业应用组成,各环节共同推动行业发展。作为高度自动化的焊接设备,智能焊接机器人融合了机器人技术、人工智能、机器视觉、传感器技术和自动化控制等先进技术。其中,机器人本体与视觉/激光系统占据核心成本,根据高工机器人统计,在2023年智能焊接机器人系统成本结构中,机器人本体和视觉/激光系统合计占比超60%。上游企业主要提供机器人本体、智能焊接控制系统、焊缝跟踪系统、焊枪、焊接电源和离线编程软件等关键零部件,决定了设备的性能和稳定性。机器人本体与智能控制系统构成智能化基础,国产焊接电源厂商如麦格米特凭借性能稳定性连续多年领跑市场,焊枪细分品类则按工艺需求分化出MIG/MAG、TIG等类型。3D视觉与激光传感技术通过实时纠偏提升焊接精度,结构光相机与激光三角测量法成为主流方案。离线编程软件领域,本土厂商正突破外资垄断,降低中小企业自动化改造门槛。中游集成商负责将智能焊接机器人及相关设备整合,形成可应用于不同工业场景的焊接自动化解决方案。焊接机器人工作站适用于钢结构、船舶制造等行业,而智能焊接生产线则满足大规模、连续化生产的需求。

相比传统焊接机器人,智能焊接机器人在集成过程中需要更高的技术支持,涉及传感器技术、机器视觉、离线编程和人工智能等领域。本土厂商深耕智能路径规划,以工业机器人智能操作系统为核心科技,提供机器人智能工作站、智能工作岛,为非标金属结构制造行业提供全工序智能化应用。智能焊接机器人在下游应用场景中已展现广阔潜力。传统应用集中于钢结构和船舶制造,但随着技术进步与成本压力上升,其正在向汽车、金属加工、新能源及航空航天等高端制造领域逐步渗透。在焊工紧缺和人工成本不断攀升的背景下,智能焊接机器人被越来越多制造企业视为提升效率、降低风险、稳定生产质量的核心装备。

焊接技术的迭代升级和智能焊接技术的广泛应用,正在深刻改变着制造业的生产方式和发展格局。智能焊接技术以其高效、精准、灵活的特点,为制造业的高质量发展提供了有力支持。电子展小编觉得,未来,随着技术的不断创新和应用领域的不断拓展,智能焊接技术将在全球制造业中发挥更加重要的作用,推动制造业迈向智能化、高端化的新时代。

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