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深度解讀

朱曉:製造業轉型升級要用好激光技術

來源:《前沿科學》2019年第4期2020-02-19 我要評論(0 )   

●激光製造技術的複雜結構製造能力、品質與(yu) 靈活性遠高於(yu) 傳(chuan) 統製造技術,目前我國部分激光製造技術已國際領先。●當前我國激光產(chan) 業(ye)

●激光製造技術的複雜結構製造能力、品質與(yu) 靈活性遠高於(yu) 傳(chuan) 統製造技術,目前我國部分激光製造技術已國際領先。

●當前我國激光產(chan) 業(ye) 已經初具規模,2018年我國激光器及激光設備產(chan) 值達到600億(yi) 元以上,中國已經成為(wei) 中低端激光製造做得最好、最大的市場。

●在國家重點研發計劃的支持下,我國激光製造產(chan) 業(ye) 形成了“全鏈條設計、一體(ti) 化實施”的思路,越來越多的企業(ye) 已經投入到超快激光器的研發中來。

激光曆經60年發展,從(cong) 日常的衣食住行到工業(ye) 領域加工製造的各個(ge) 環節,它的身影已無處不在。

當前,全球製造業(ye) 正在掀起新一輪產(chan) 業(ye) 革命。激光製造技術的複雜結構製造能力、品質與(yu) 靈活性遠高於(yu) 傳(chuan) 統製造技術,在航空航天、軌道交通、電子製造、新能源、新材料等領域有著重要發展前景,被專(zhuan) 家認為(wei) 是製造業(ye) 轉型升級的新一代戰略性支撐技術,其也一直被世界主要發達國家所重視。

在前期市場拉動和政策支持下,中國已成為(wei) 全球最大的激光製造市場。麵對機遇,中國在激光製造領域正在進行怎樣的探索?激光製造產(chan) 業(ye) 還應突破哪些關(guan) 卡?未來激光製造產(chan) 業(ye) 發展的方向是什麽(me) ?就此,記者與(yu) 華中科技大學激光加工國家工程中心主任朱曉進行了獨家對話。

集中攻關(guan) ,部分激光技術已國際領先

記者:激光製造領域已成為(wei) 全球製造業(ye) 轉型升級過程中關(guan) 注度最高的領域之一,您認為(wei) 世界主要發達國家關(guan) 注和支持激光製造領域的原因是什麽(me) ?

朱曉:激光製造技術是國際戰略核心技術之一,世界主要發達國家也均將激光製造列入相應的國家發展計劃,持續加大國家投入。

美國在激光製造基礎理論、產(chan) 品研發方麵走在了世界發展的前列,持續的政府政策支持帶動了美國航天航空、高端芯片等領域的激光加工應用發展。比較典型的是美國通用電氣公司,它應用在飛機發動機製造上的激光鑽孔技術目前是全球最高水平。

歐洲的激光製造則以德國為(wei) 代表,德國擁有強大的基礎工業(ye) 發展體(ti) 係。經過多年的發展,德國將在其國民經濟占有最重要地位的汽車製造做為(wei) 應用支撐點,使激光製造技術完成了從(cong) 輔助技術到主流技術的轉變,而這些又反過來促進了德國製造業(ye) 整體(ti) 水平的提升。

記者:對於(yu) fun88官网平台製造產(chan) 業(ye) 的發展路徑,您是怎樣理解的?目前我國有哪些突出的激光製造技術成果?

朱曉:fun88官网平台製造產(chan) 業(ye) 的發展路徑是從(cong) 中低端往高端走,走的是“群眾(zhong) 路線”。中國非常注重激光製造產(chan) 業(ye) 的發展,近十年也在國家層麵發布了多項激光製造的規劃,加之中國市場的廣闊和應用需求的強勁,當前我國激光產(chan) 業(ye) 已經初具規模,2018年我國激光器及激光設備產(chan) 值達到600億(yi) 元以上,中國已經成為(wei) 中低端激光製造做得最好、最大的市場。

中國的激光製造產(chan) 業(ye) 同時也在高端製造領域加緊追趕步伐。在國家科技計劃,特別是“增材製造與(yu) 激光製造”國家重點研發計劃的支持下,從(cong) 基礎研究、器件研製、裝備開發到實際的應用示範,形成了“全鏈條設計、一體(ti) 化實施”的思路,集中優(you) 勢力量攻關(guan) ,目前已產(chan) 出一些突出成果,如提出了電子動態調控超快激光製造的新原理、新方法,研製出了高性能新一代激光晶體(ti) 等,形成了一定特色,部分技術國際領先。

國產(chan) 替代,幫助企業(ye) 快速增長

記者:過去十年,被業(ye) 界普遍認為(wei) 是fun88官网平台製造產(chan) 業(ye) 的黃金十年,我國激光製造的市場規模增長率也遠超國際平均增長速度,這種增長態勢還會(hui) 持續嗎?

朱曉:隨著中國製造業(ye) 的轉型升級,激光技術的成本不斷下降,應用需求空間不斷擴大,預計未來激光製造的市場規模將越來越大。

首先,激光製造在中低端可以做到替代部分傳(chuan) 統製造,加工的效率、製造的質量也要好得多,優(you) 勢明顯。由於(yu) 激光製造應用範圍越來越廣,其自身市場的體(ti) 量也比較大,所以激光製造成本變得越來越低,進入了一個(ge) 良性循環。

其次,此前我國激光設備大多依賴進口,但近5年來,我國企業(ye) 在技術上實現了諸多突破,湧現出了大族激光、華工科技、銳科激光等企業(ye) ,讓中國本土擁有了更好的配套和更低的成本,國產(chan) 替代已是大勢所趨,我國激光企業(ye) 將通過國產(chan) 替代實現快速成長。

同時,智能製造引發了全球熱潮,激光製造技術將成為(wei) 智能製造領域重要的加工手段。比如,手機中90%的零部件需要通過激光加工,並且在這90%零部件的製造過程中,超過20種不同工藝的製造環節會(hui) 用到激光技術及相關(guan) 的製造設備。這些新的市場需求,給激光製造產(chan) 業(ye) 帶來持續發展動力。

記者:麵對fun88官网平台製造產(chan) 業(ye) 的黃金時期,產(chan) 業(ye) 各界應該在哪些方向努力和改變?

朱曉:中國現已進入到激光製造技術全麵應用的時代。在轉型發展的關(guan) 鍵時期,規範行業(ye) 發展迫在眉睫,同時也要加快激光核心器件的突破。

目前,激光製造已處於(yu) 技術敏感期,在升級激光傳(chuan) 統的加工手段、開發新型加工手段的同時,我們(men) 還需要努力形成更規範的市場運作。政府部門和行業(ye) 各界需要共同努力,在管理上下功夫,引導行業(ye) 健康發展,建立相關(guan) 的規章製度、服務體(ti) 係,避免出現惡性競爭(zheng) 等,同時行業(ye) 內(nei) 的參與(yu) 者也應更自律。

fun88官网平台製造技術近年來進步顯著,但要跟上世界主要發達國家的技術水平,我們(men) 還是要在關(guan) 鍵核心器件上實現突破,目前國內(nei) 也在這方麵補短板。比如對於(yu) 超快激光器在精密微細製造中的應用,國家重點研發計劃已有布局,武漢華日激光公司牽頭的超快激光器的工程化量產(chan) 和產(chan) 業(ye) 化示範,現在已做到百瓦級。國家重點研發計劃的引導隻是開始,現在國內(nei) 越來越多的企業(ye) 已經投入到超快激光器的研發中來。激光是一種通用工具,激光製造和其他製造相結合是未來發展的趨勢,未來更多新的應用會(hui) 被開拓出來,我們(men) 要充分發揮激光的特點,做好、用好這個(ge) 工具。

打破壟斷,為(wei) 產(chan) 業(ye) 化奠定基礎

記者:您主持的脈衝(chong) 碟片激光器項目2019年3月成功實現國產(chan) ,業(ye) 內(nei) 專(zhuan) 家高度評價(jia) 說其填補了全球相關(guan) 技術和設備的空白,您能介紹一下它的優(you) 勢和創新價(jia) 值體(ti) 現在哪些方麵嗎?

朱曉:激光的產(chan) 生需要一定的“工作物質”,現在工業(ye) 激光器主要有4種:半導體(ti) 激光器、光纖激光器、板條激光器、碟片激光器。這4種激光器中,碟片激光器是獲得大脈衝(chong) 能量、高平均功率、窄脈衝(chong) 寬度的最佳技術方案。

之前國內(nei) 碟片激光器受限於(yu) 知識產(chan) 權和核心器件,一直被德國壟斷。我們(men) 走的是另外一條技術路線,擁有自己的知識產(chan) 權,多項技術指標和技術成熟度等同德國水平。目前核心單元器件已成熟,器件完全實現國產(chan) 化,為(wei) 今後產(chan) 業(ye) 化奠定了基礎,在硬脆材料製造、金屬材料打孔、精密焊接等應用領域前景廣闊。

未來我們(men) 打算繼續研發更高功率的激光器,做到千瓦級、萬(wan) 瓦級。在基礎研究方麵,要解決(jue) 薄片發熱問題,獲得更好光束質量;要采用不同的激光晶體(ti) ,做成係列碟片激光器;最後希望能與(yu) 下遊設備集成商緊密合作,實現成果轉化,最終實現脈衝(chong) 碟片激光器的量產(chan) 。

記者:您剛提到目前正在尋求脈衝(chong) 碟片激光器的後續成果轉化,這個(ge) 過程中您感觸最深的是什麽(me) ?

朱曉:實驗室成果轉化為(wei) 產(chan) 品,核心是要進行工程化開發,解決(jue) 產(chan) 品的成品率和生產(chan) 效率的問題。保證成品率的批量生產(chan) 至關(guan) 重要,製作工藝、製造標準、檢測方法都要在質量控製上做到位才行。我們(men) 需要考量怎麽(me) 把每一步做規範,控製精準,還要提升製造效率,降低成本。

(原載於(yu) 《前沿科學》2019年第4期,內(nei) 容有刪減)

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