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深度解讀

發展新質生產力,這束神奇的光不可或缺

來源:公號“ 科Way”2024-04-15 我要評論(0 )   

激光加工,是指將高強度的激光束,經光學係統整形後,照射到物體(ti) 表麵,或切除或熔化或改變物體(ti) 表麵性能的一種方式。因激光加工有能量集中、精度高、綠色無汙染等特性,...

激光加工,是指將高強度的激光束,經光學係統整形後,照射到物體(ti) 表麵,或切除或熔化或改變物體(ti) 表麵性能的一種方式。因激光加工有能量集中、精度高、綠色無汙染等特性,被譽為(wei) 是“萬(wan) 能的加工工具”。發展至今,激光加工已廣泛應用於(yu) 科研、通信、工業(ye) 、醫療等領域,成為(wei) 不可或缺的先進工具之一。

 

近日,在上海召開的2024國際激光創新應用研討會(hui) 暨第十屆fun88官网平台市場高峰論壇上,上海交通大學材料學院副院長李鑄國表示,激光產(chan) 業(ye) 是科技含量高、市場潛力大、帶動能力強、綜合效益好的戰略性新興(xing) 產(chan) 業(ye) 和新質生產(chan) 力,已經成為(wei) 我國培育經濟增長新動能、構建國際競爭(zheng) 新優(you) 勢、掌握發展主動權、實現從(cong) 工業(ye) 大國向工業(ye) 強國邁進、打造中國製造“升級版”的重要抓手。

 

產(chan) 業(ye) 向新!不拚成本,拚技術

 

長三角地區在激光領域具有較強的研發能力,但在產(chan) 業(ye) 化上的優(you) 勢不突出。

 

在已從(cong) 事激光科研十餘(yu) 年的上海市激光技術研究所有限公司創新研發中心主任王麗(li) 看來,一方麵,作為(wei) 產(chan) 業(ye) 上遊,激光的應用方向及應用空間與(yu) 下遊的產(chan) 業(ye) 集群密切相關(guan) ,而在過去,上海的產(chan) 業(ye) 集群對於(yu) 國產(chan) 激光的需求並不大;另一方麵,國內(nei) 激光產(chan) 業(ye) 體(ti) 係龐大、競爭(zheng) 激烈,最後往往容易造成“價(jia) 格戰”,在成本控製方麵,上海企業(ye) 仍需繼續努力。

 

在“零號灣”創新創業(ye) 集聚區內(nei) 的一家小廠房裏,上海嶽乾激光科技有限公司(以下簡稱“嶽乾激光”)總經理王曉翔回憶,初創業(ye) 時,嶽乾激光憑借激光熔覆,一種利用激光加工實現高精度成形與(yu) 低損傷(shang) 控性、可以賦予零部件更高性能的表麵強化技術,快速在煤炭、冶金等傳(chuan) 統工業(ye) 企業(ye) 中打開了市場。但沒想到的是,很快,這個(ge) 市場也被其他同行“盯”上了,最終導致價(jia) 格戰。

 

“根據我們(men) 的市場調研,整個(ge) fun88官网平台加工的市場非常龐大,我們(men) 認為(wei) ,隻要卡好了位置,嶽乾激光就能憑借自身的項目開發優(you) 勢搶到市場份額。”王曉翔告訴記者,在創業(ye) 之前,核電工程師出身的他做了詳盡的市場調研,並寫(xie) 下了經充分論證的創業(ye) 規劃,可最終,價(jia) 格戰的“激烈”程度已超出了嶽乾激光可承受的範圍,隻好放棄這一市場。“嶽乾激光是一家上海企業(ye) ,如果去拚成本,我們(men) 沒有任何優(you) 勢。”王曉翔說。

 

 

不過,隨著技術及產(chan) 業(ye) 的演進,限製激光在上海發展的這兩(liang) 處“硬傷(shang) ”已在悄然變化。去年6月中旬,《上海市推動製造業(ye) 高質量發展三年行動計劃(2023-2025年)》出台,提出集成電路、生物醫藥、人工智能三大先導產(chan) 業(ye) 到2025年的總規模要達到1.8萬(wan) 億(yi) 元。王曉翔和王麗(li) 這兩(liang) 位“激光人”敏銳地感覺到,機會(hui) 來了。

 

機會(hui) 已來,抓住這束光

 

在新興(xing) 產(chan) 業(ye) 領域,因技術、產(chan) 品壁壘極高,單純依靠激光設備已經無法滿足其加工需求,企業(ye) 進而對新的加工工藝產(chan) 生了需求,而激光加工工藝的創新與(yu) 開發本身具有高附加值屬性,也更適合寸土寸金的上海。

 

王曉翔以一個(ge) 簡單的關(guan) 係圖譜向我們(men) 介紹了激光加工與(yu) 上下遊產(chan) 業(ye) 之間的關(guan) 係:硬件設備-工藝開發-產(chan) 品應用。也就是說,工藝開發是銜接起上遊激光設備與(yu) 下遊產(chan) 品應用市場之間的關(guan) 鍵一環,而且就眼下的情況來說,市場上並不缺少激光設備,也不缺少產(chan) 品應用需求,但相應的工藝開發卻有著一定的“稀缺性”。

 

“激光設備並不等同於(yu) 激光加工。”王麗(li) 說。在上海市激光技術研究所有限公司,王麗(li) 帶著我們(men) 參觀了該所的激光加工生產(chan) 線:隻見一個(ge) 幾百平方米的生產(chan) 場地中擺放了幾台大型激光設備,每一台都有不同的性能,可實現不同的加工要求,其中大多數設備的主要構件都是由上海市激光技術研究所有限公司根據下遊客戶的需求或采購或自研,進而再根據特定的加工要求、加工工藝、係統軟件自主集成的,都是“機密”。

 

“一套激光加工係統主要由激光光源、光學係統、運動係統、控製係統、軟件等部分構成。對於(yu) 各種應用場景,如何將這些部件和加工要求組合起來,形成完整的加工工藝,這一點非常重要。”王麗(li) 稱,如果單純引進激光設備,無法實現優(you) 化、提升生產(chan) 率,“激光並非萬(wan) 能,重點在於(yu) 運用激光工程師的智慧,而工程師對工藝的理解是‘買(mai) 也買(mai) 不到’的。”

 

事實上,上海在關(guan) 鍵器件研發、高端設備集成、加工工藝開發上,具有明顯優(you) 勢。這裏既有中國科學院上海光機所等基礎科研機構,也有複旦大學、上海交通大學等高等院校,而今,在上海大力發展新興(xing) 產(chan) 業(ye) 的背景下,大量的產(chan) 業(ye) 應用機會(hui) 也正在興(xing) 起。

 

 

對此,王曉翔深有體(ti) 會(hui) 。就在他為(wei) 如何拓展業(ye) 務發愁時,一個(ge) 個(ge) “求助者”主動找上門來。

 

2019年,某飛機製造商拿著一枚進口的“油篩”找到了王曉翔。“你們(men) 能幫我造一個(ge) 一模一樣的零件嗎?”王曉翔端詳著這枚“油篩”,隻見它形似“漏鬥”,看上去並沒有什麽(me) 不同,但在燈光下,它就顯出了獨特性:“漏鬥”的身上被打滿了肉眼不可見的“針眼”,燈光透著這些“針眼”穿透了過去,這枚“油篩”在燈光下“閃閃發亮”——原來,這是應用於(yu) 飛機油路過濾係統中的“濾油器”,它身上的“洞眼”能起到過濾燃油中極小顆粒雜質的作用。就是這麽(me) 一個(ge) 極小的部件,卻怎麽(me) 也找不到國內(nei) 的供應商,隻能依靠進口,但進口又存在著成本高、供貨周期不確定等痛點。

 

又有一家從(cong) 事生物醫藥的科研機構找到王曉翔,想開發出一種“培養(yang) 箱”極小且極密的細胞培養(yang) 板,用來一次性大批量培養(yang) 某種極微小的細胞;某集成電路設備廠商需要一種特殊的可“透光”金屬片;某高校的一位老師正就某介入式醫療器械進行醫工結合研發,在該器械的某些位置,需有極其微小的“通道”供人體(ti) 血液通過……

 

王曉翔發現,來自集成電路、創新型醫療器械/生物醫藥、航空航天等下遊應用的需求越來越多,而且它們(men) 普遍具有一個(ge) 特點:企業(ye) 產(chan) 品的創新性極高,原有的傳(chuan) 統加工,甚至市場上現有的激光加工解決(jue) 方案已不能解決(jue) 它們(men) 的訴求,有些訴求甚至在全球範圍內(nei) 都沒有可參考的解決(jue) 方案。因此,必須進行大量的工藝創新與(yu) 開發。“如果沒有加工工藝上的創新支持,這些企業(ye) 或者隻能依賴進口,或者就沒有辦法做出新的創新產(chan) 品。”王曉翔稱,一方麵,他發現這樣的業(ye) 務需求越來越多,存在商業(ye) 轉化的機會(hui) ;另一方麵,他個(ge) 人對於(yu) 新興(xing) 的應用研發非常感興(xing) 趣,因此嶽乾激光已全力投入其中,“這是對產(chan) 業(ye) 發展、對社會(hui) 有貢獻、有價(jia) 值的事。”

 

走通商業(ye) 化仍有諸多挑戰

 

市場上的潛在機會(hui) 卻並不一定等同於(yu) 企業(ye) 能獲得的實實在在的訂單。

 

在嶽乾激光的會(hui) 議室中,王曉翔舉(ju) 著一片30毫米*30毫米大小的金屬薄片告訴記者,薄片上麵有30萬(wan) 個(ge) 小孔。這些小孔隻有頭發絲(si) 粗細,以至於(yu) 打在金屬薄片上後,肉眼根本就看不出。王曉翔一邊說著,一邊打開手機閃光燈,將之對準金屬薄片,透過那些肉眼不可見的小孔,光“穿透”了金屬薄片,在另一側(ce) 透出絲(si) 絲(si) 微亮。

 

 

“當我們(men) 把客戶的需求從(cong) 工程上來解構後,它的要求無非是使用一種特殊的激光打孔工藝,打出和頭發絲(si) 一樣粗細的小孔。”王曉翔表示。2019年,接到某飛機製造商的訴求後,王曉翔第一時間明確了工程要求,並聯合上海交通大學的科研團隊做了大量的激光打孔工藝研究以及試驗驗證工作。

 

不過,等到王曉翔確定好技術路線、完成驗證,並說服客戶、拿到訂單時,已是三年後。王曉翔稱,工藝開發的難度在於(yu) ,其“開發難、驗證時間長、收益慢”;而服務於(yu) 新興(xing) 技術企業(ye) ,嶽乾激光麵臨(lin) 的困難還在於(yu) ,雖然客戶多、需求多、開發量大,但是這些客戶普遍仍處於(yu) 發展的早期階段,具有體(ti) 量小、業(ye) 務弱等特點,且對於(yu) 激光加工的需求具有不確定性。

 

“許多找到我們(men) 的客戶其實是帶有一定的工程谘詢特點的,而國內(nei) 還沒有養(yang) 成對谘詢服務付費的意識。如果不能將我們(men) 開發的加工工藝轉化為(wei) 最後的產(chan) 品訂單,企業(ye) 的營業(ye) 收入就不能得到保障。”王曉翔稱,現階段,由於(yu) 前來谘詢的客戶自身體(ti) 量小、業(ye) 務處於(yu) 初期階段,要轉化為(wei) 量產(chan) 訂單仍然需要一定的時間。好在,對於(yu) 嶽乾激光來說,由於(yu) 企業(ye) 自身規模小、人員少,且靠近上海交通大學,有學校的科研資源賦能,因此總體(ti) 開發成本較小,業(ye) 務經營上也就可以更靈活一些。“我們(men) 不著急,隨著新興(xing) 產(chan) 業(ye) 發展,我們(men) 現在服務的創新企業(ye) 中,一定會(hui) 有‘跑’出來的企業(ye) ,進而誕生諸如智能手機、智能汽車這樣高確定性的產(chan) 業(ye) 機會(hui) 。”王曉翔篤定地說。

 

王麗(li) 也曾遇到過王曉翔遇到的“轉化”難題。比王曉翔稍顯幸運的是,在上海市科學技術委員會(hui) 和上海市科學院的大力支持下,背靠上海市激光技術研究所有限公司的王麗(li) ,在產(chan) 業(ye) 化上走得更早一些、經驗也更多一些。

 

公開資料顯示,上海市激光技術研究所有限公司成立於(yu) 1970年,建有上海市激光束精細加工重點實驗室、上海激光醫學設備工程技術研究中心、上海激光直接物標溯源工程技術研究中心、中國(上海測試中心)激光行業(ye) 測試點、上海激光產(chan) 業(ye) 技術轉移中心等市級公共研發服務機構,是一家集研究、開發、銷售、標準製定、測試檢驗、科技服務於(yu) 一體(ti) 的功能型轉製院所。“對於(yu) 激光的工藝開發,我們(men) 已經有30多年的經驗,形成了自己完整的開發體(ti) 係。”王麗(li) 稱,這讓他們(men) 得以快速響應市場需求。

 

 

2018年,王麗(li) 帶領團隊開始研發激光雷達。到了2020年,王麗(li) 意外發現,來自激光雷達的項目開發需求猛增。為(wei) 了抓住這一產(chan) 業(ye) 機會(hui) ,2021年,上海市激光技術研究所有限公司當機立斷,將相關(guan) 的技術及產(chan) 品獨立出來,通過成立上海科學院激光探測技術研究中心的方式,進行“體(ti) 外”孵化及產(chan) 業(ye) 化。值得一提的是,上海科學院激光探測技術研究中心的全體(ti) 成員都來自上海市激光技術研究所有限公司,而帶隊的就是王麗(li) 。幸運的是,不到半年,王麗(li) 就與(yu) 民營資本達成產(chan) 業(ye) 化合作協議,成功實現了成果轉化。

 

據悉,該項目已經實現了產(chan) 業(ye) 化落地。“我們(men) 已經建設了麵積達5000平方米的生產(chan) 基地,用於(yu) 量產(chan) 。”王麗(li) 稱。而且,得益於(yu) 該所數十年的項目開發經驗,其團隊在整個(ge) 項目開發的初始階段就將技術方案、成本控製等因素考慮在內(nei) ,最終在市場競爭(zheng) 中把握了優(you) 勢。“這一項激光雷達產(chan) 品,目前的主要需求方來自自動導引小車(AGV)和服務機器人,它們(men) 需要激光雷達實現定位、自由移動及自主避障。近年來,國產(chan) AGV和服務機器人對激光雷達的需求量為(wei) 每年數萬(wan) 台,隨著人工智能的發展,需求量逐年攀升。”王麗(li) 表示,此外,智能物流、智能港口、智能安防、自動駕駛等領域也存在應用可能性,實現量產(chan) 後,激光雷達的銷售數據將逐年攀升。

 

王麗(li) 充滿信心地說道:“在集成電路、創新醫療器械、智能駕駛、國產(chan) 大飛機等製造領域,將對激光加工產(chan) 生極大的需求,這將是一片新興(xing) 的藍海市場。”王麗(li) 再次強調稱,他們(men) 將深挖行業(ye) 需求,加快技術攻關(guan) ,打通技術鏈、資金鏈、人才鏈、產(chan) 業(ye) 鏈,為(wei) 上海新興(xing) 產(chan) 業(ye) 快速發展注入激光力量。


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