我國工業(ye) 生產(chan) 正不斷朝著更加精細化的方向發展,上遊生產(chan) 裝備的精密加工能力直接影響著工業(ye) 製品的精細化效果。激光加工是當下工業(ye) 生產(chan) 製造的重要手段之一,能滿足大多數金屬產(chan) 品的加工製造需求,但一些材料多樣、結構複雜的高精度、微結構零部件產(chan) 品,需要超快激光等更精密的設備來生產(chan) 。
36氪關(guan) 注的單色科技就是一家超精密激光裝備公司,成立於(yu) 2020年3月,創始團隊在激光加工裝備製造業(ye) 有著十餘(yu) 年的研發經驗,單色科技的產(chan) 品適用於(yu) 航空航天、醫療、半導體(ti) 、消費電子行業(ye) 中對零部件生產(chan) 精細化程度要求更高的產(chan) 品,且已經獲得多家頭部客戶的認可。
2022年12月,單色科技中標了中國科學院光電技術研究所2022年度國家重點實驗室專(zhuan) 項采購計劃,為(wei) 其提供大麵積三維自由曲麵激光雕刻機,該設備具有大幅麵、自由曲麵和加工精密度高的特點,這次中標意味著公司的超精密加工技術得到頭部科研機構的認可。
據單色科技創始人兼CEO喬(qiao) 磊介紹:“單色科技的精密加工能力在國內(nei) 屬於(yu) 頂尖級別,目前工業(ye) 上用於(yu) 精密加工的激光光源的波長最短可做到343nm,光源波長的限製在一定程度上決(jue) 定著加工精度分辨率的上限,而單色科技通過先進的光場調控技術、高精度的平台係統、運動控製係統及軟件控製係統,基於(yu) 343nm的光源,製造出最小加工分辨率達到200nm的設備,為(wei) 中科院光電所國家級項目的推進提供了有力的技術保障,通過該設備解決(jue) 了困擾國內(nei) 外大幅麵微納光學加工精度低、加工效率慢等問題。”
納米級微孔加工
超快激光通常指脈寬小於(yu) 10皮秒的激光,其具有峰值功率超高、與(yu) 材料作用時間超短的特點。超高角度上,光斑中心區域的峰值功率密度可達到1020~1022 W/cm2量級,可以輕鬆激發比原子核—核外電子之間的庫倫(lun) 力還要高數倍的超強局域強電磁場,並直接作用於(yu) 原子之間的化學鍵,使電子瞬間電離,並激發庫倫(lun) 爆效應實現材料去除;超短方麵,以飛秒激光為(wei) 例,光在1秒可繞地球七圈半,而1飛秒時間,光僅(jin) 可以通過頭發絲(si) 直徑的二百分之一。此外,由於(yu) 超快激光的脈衝(chong) 持續時間遠小於(yu) 熱弛豫時間,因此,在加工過程中沒有熱量產(chan) 生與(yu) 熱量積累,俗稱“冷”加工,從(cong) 而直接避免常規長脈衝(chong) 激光加工過程中,材料由於(yu) 熱量累積導致的過熱開裂、氧化、融化等現象。超快激光對材料的無選擇性、無材料損傷(shang) 以及微米級甚至納米級加工精度等諸多優(you) 異的特性,逐漸成為(wei) 各領域極端製造的最佳選擇。
激光作用示意圖
航空航天、醫療、半導體(ti) 微電子、消費電子等領域,都有一些需要借助極端智造加工手段才能生產(chan) 的零部件。比如,在航空領域,傳(chuan) 統加工工藝存在重鑄層、 微裂紋等表麵完整性缺陷和加工精度低等問題,無法滿足生產(chan) 出來的某些核心器件在極端惡劣條件下長周期的工作;醫療領域,如果激光的加工精細度不足,會(hui) 導致植入式醫療器件表麵質量差,出現金屬尖角和毛刺等問題,對患者帶來二次傷(shang) 害等不良後果,且一些醫療介入式治療材料逐漸從(cong) 鉭、鎳、鈦合金等金屬材料向高分子生物材料轉變,傳(chuan) 統加工裝備也無法對其新材料進行精密加工;航天領域,由於(yu) 對氣體(ti) 、流體(ti) 等燃料的控製精細度要求極高,而傳(chuan) 統工藝在加工微納米級別複雜圖形微結構時,存在分別率低、精度差的缺點;電子領域,激光加工過程中產(chan) 生的碳化現象,也會(hui) 讓產(chan) 品出現微短現象或功能喪(sang) 失等嚴(yan) 重質量問題。
根據相關(guan) 研究材料報道,2022年,全球超精密激光加工裝備的市場規模為(wei) 200億(yi) 人民幣,到2026年預計接近600億(yi) 人民幣。
單色科技有著精準激光光學設計、自主開發軟件算法、自主控製係統、多學科交叉工藝研究等能力,麵向極端製造應用場景推出了一係列超快加工裝備。據喬(qiao) 磊介紹,公司目前已推出了約10餘(yu) 種超精密加工設備,包括括飛秒、皮秒精密切割鑽孔設備、超精細刻蝕設備、半導體(ti) 先進封裝標記設備等。
以醫療領域為(wei) 例,單色科技的飛秒激光精密切割鑽孔設備,可以通過對作用區域材料非熱熔性“冷加工”,保證超高的加工精度和孔徑的一致性,且孔端麵光潔平滑,無毛刺,無微裂紋、無氧化發黑,無需後續清潔步驟。
醫用流量通孔
航天領域對氣體(ti) 、流體(ti) 控製的精細度要求較高,每秒毫克級到微克級別的差別,就會(hui) 帶來巨大差異。單色科技的飛秒激光精密切割鑽孔設備,可以實現微米複雜結構,高深徑比、高精密結構的加工,可實現高溫合金、金屬、非金屬、特別是複合材料表麵的微結構加工,如通孔、盲孔、異型孔、微腔等。
三維喇叭形盲孔
在半導體(ti) 領域,單色科技提供了先進封裝材料表麵標記設備,能夠實現高精度定深標記,可靈活控製打標深度在微米級別的變化、一致性好,且能最大程度避免產(chan) 品在打標過程中出現損傷(shang) 。該設備目前屬於(yu) 國內(nei) 首創,設備性能已達到國際先進水平。
單色科技已服務了多家頭部客戶,如醫療領域的昆明貴研,半導體(ti) 領域的比亞(ya) 迪半導體(ti) 等,且客戶複購意願較強。2022年,公司實現了數千萬(wan) 的訂單營收,目前主要來自醫療和半導體(ti) 領域,公司未來在航空航天、醫療、半導體(ti) 等領域都會(hui) 實現較大營收增長。
在創始團隊裏,單色科技創始人兼CEO喬(qiao) 磊有著15年的激光加工智能裝備製造業(ye) 從(cong) 業(ye) 經驗 ,有7年創業(ye) 經驗;公司研發負責人王玉龍博士則在超快光場時空調控、金屬光學、超快激光與(yu) 物質作用等領域都有深入的研究,自主建立了一套完善飛秒脈衝(chong) 時空調控模型,相關(guan) 研究成果已在Opto-Electronic Advances、Nanophotonics等國際知名期刊上發表了多篇文章。目前,單色科技共有數十名研發員工。
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