2020年8月20日-21日，中國增材製造產(chan) 業(ye) 發展蕪湖（繁昌）高峰論壇暨2020年中國增材製造產(chan) 業(ye) 年會(hui) 在安徽蕪湖市舉(ju) 行，此次年會(hui) 由工業(ye) 和信息化部裝備工業(ye) 發展中心、安徽省經濟和信息化廳、蕪湖市人民政府指導，中國增材製造產(chan) 業(ye) 聯盟主辦，繁昌縣人民政府協辦，南極熊作為(wei) 支持媒體(ti) 對本次會(hui) 議進行了直播。

　　△中國光協激光應用分會(hui) 秘書(shu) 長 張建敏

　　在“中國增材製造產(chan) 業(ye) 發展蕪湖（繁昌）高峰論壇”上，中國光協激光應用分會(hui) 秘書(shu) 長張建敏發表主題演講，題目是《激光製造應用現狀及趨勢》，以下是本場演講的現場速記，經大會(hui) 組委會(hui) 授權發布。

　　
張建敏（中國光協激光應用分會(hui) 秘書(shu) 長）：
尊敬的各位專(zhuan) 家、朋友下午好！
下麵我跟大家匯報一下個(ge) 人對激光製造應用現狀趨勢的幾點粗淺的看法。分三個(ge) 部分，分引言、現狀和趨勢展望。

　　一、引言部分

　　我首先介紹一下中國光協激光應用分會(hui) 。激光應用分會(hui) 是中國光協下麵的分會(hui) ，去年11月26日正式掛牌，是由從(cong) 事激光技術研發、生產(chan) 、應用、投資、檢測認證、谘詢、教育、培訓的有關(guan) 單位、個(ge) 人自願發起成立的全國性非營利組織。目的就是為(wei) 了能夠引導激光產(chan) 業(ye) 的良性發展，為(wei) 有關(guan) 單位及科研人員提供產(chan) 學研合作平台，為(wei) 我國科技產(chan) 業(ye) 發展貢獻力量。應用分會(hui) 發起的單位包括大族激光、中電科十一所、中科院半導體(ti) 所、中國久遠、清華精儀(yi) 係、北工大激光院、武漢銳科、長光華芯、濟南邦德激光、浙大光電院 、福晶科技、華光光電等單位，這裏麵有研究所、有高校和企業(ye) 。首任理事長是高雲(yun) 鵬先生。照片中右邊這位是中國光協的理事長應明炯先生，左邊是應用分會(hui) 的理事長高雲(yun) 鵬先生。

　　我來自中國久遠公司。中國久遠是中國工程物理研究院的直屬獨資企業(ye) ，是中國工程物理研究院高新技術裝備的主要研製生產(chan) 基地和對外窗口。今天可以跟在座的報告的典型產(chan) 品是“低空衛士”係列產(chan) 品：最左邊是2014年新華網發布的係統照片，中間第二張是在九三閱兵中在天安門附近執勤的樓頂分布式係統，右邊是我們(men) 去年年初在阿布紮比防務展參展的車載激光係統，這些都是針對肇事無人機處置的裝備。圍繞安防裝備應用，中國久遠依托中物院的技術也在布局從(cong) 激光材料到激光器的係列產(chan) 業(ye) 平台。

　　激光自1960年發明以後就成為(wei) 了我們(men) 人類認識世界和改造世界的重要工具，跟多個(ge) 學科結合，已經極大的改變和重構了科學教育、生產(chan) 製造、信息通訊、醫療診斷和國防等各個(ge) 領域，應用極其廣泛。例如我們(men) 今天現在用的信息係統、包括4G、5G，主要的數據交換都通過光通信，都依靠以半導體(ti) 激光芯片為(wei) 支撐。
在激光的多種應用中，激光製造應用是產(chan) 業(ye) 規模最大的激光應用領域。

　　
二、現狀部分

　　2018至、2019年工程院組織了一個(ge) 我國激光技術2035戰略發展研究，其中裏麵有個(ge) 激光製造課題。課題組與(yu) 國內(nei) 多個(ge) 單位一起分析梳理，可以確認在我國現在激光製造領域大概有十幾個(ge) 應用，最終歸結到以下5個(ge) 方麵：

　　第一，是去除和連接。這裏麵包括激光打標、激光切割、激光打孔和激光焊接。這幾個(ge) 大家看圖都有相似性，作為(wei) 一類。

　　激光切割大家現在可以經常看到的應用。目前各種各樣的材料是都已經可以通過激光切割來實現，從(cong) 鋼板、不鏽鋼、鋁合金、硬質合金等金屬和玻璃、陶瓷、塑料等非金屬性材料，當然這裏用的是各種各樣的不同激光器，包括二氧化碳激光器、固體(ti) 激光器、光纖激光器，也有不同的波長、頻率和體(ti) 製。

　　激光焊接具有精度高、通用性強、效率高等優(you) 點，並可以和現有焊接技術複合使用。在不同的金屬材料之間，金屬材料和非金屬材料之間，采用不同波長的激光器可以對不同的材料進行有效的焊接。激光焊接在汽車行業(ye) 應用比較多，覆蓋動力總成與(yu) 傳(chuan) 動係統焊接部件，包含渦輪增壓器，飛輪，齒輪，撥叉。

　　激光打孔。在航空發動機方麵，我國一直不強，人稱有“心髒病”。重要原因是裏麵葉片葉片長期承受高溫大氣流長時間衝(chong) 擊，要求每個(ge) 葉片數十數百孔，打孔精度要求很高，表麵光滑度要求葉很高，因為(wei) 對流場的不合理擾動會(hui) 極大影響燃燒的效率。目前的措施是通過超快激光來進行冷加工，超快激光打孔的表麵會(hui) 很幹淨。在發動機研製中發揮了重要作用。

　　激光打標。大家可能沒意識到，但實際打標的應用量極大。我們(men) 可以看到所有的產(chan) 品都有二維碼或條形碼等標記，都是通過激光打標打出來的。這裏麵是常用的脈衝(chong) 激光，而不是製造裏麵常用的連續激光。

　　綜合應用。在手機製造中，從(cong) 切割、打孔各種不一樣的手段都在綜合應用，這裏麵涉及到玻璃、寶石、陶瓷、半導體(ti) 矽片等多種材料，所以一個(ge) 新手機上線通常伴隨著一大批激光裝備在生產(chan) 線上進行重構。特別現在華為(wei) 折疊手機裏麵有70%以上的加工和製造環節都通過激光工藝。

　　第二是激光表麵工程，包括激光衝(chong) 擊強化、激光淬火、激光熔覆，還有最近這些年新發展起來的激光清洗和激光毛化。這些都是對界麵的激光處理。像風力發動機的軸承，都需要通過淬火強化來提高壽命。

　　
第三是增材製造。大家都是這領域專(zhuan) 家，我不班門弄斧，不展開了。就是利用數字模型、數字數據，運用粉末、絲(si) 狀金屬或者是非金屬等可熔合或粘合材料，通過逐層堆疊的方式來構造物體(ti) 。這裏麵不同的是材料，可能需要不同的激光來加工。按我的認知，未來的係統可能要同時用多種波長的激光器來進行複合加工。因為(wei) 產(chan) 品係統既是結構還要承力，還要包含各種功能的多種要素，不太可能都僅(jin) 有一種材料組成。

　　第四，激光修複和再製造。實際上和3D打印是非常相近的。隻是對已經用了一段時間的設備通過3D打印這種方式進行維修，來讓它煥發青春。有消息指美國軍(jun) 方已經圍繞戰場搶修研發了一些再製造的移動零件醫院。

　　第五，激光微納製造。我就不說了，在電子產(chan) 業(ye) 中很普遍大量應用。小尺度的，像光刻過程實際上就是標準、典型的微納製造的過程。

　　三、趨勢展望

　　激光在製造領域的應用是極其廣闊的。，依據中科院武漢文獻情報中心等每年出版的《fun88官网平台產(chan) 業(ye) 發展報告》，從(cong) 這裏麵我們(men) 看出最近幾年國家科技計劃在激光製造領域投入年增30%以上，但是相關(guan) 數據也可看出這裏麵拿到科研經費支持的主要單位基本上是科研院所和高校，企業(ye) 份額很少。我們(men) 判斷梳理認為(wei) 這裏麵有兩(liang) 個(ge) 原因，一是項目可能都偏基礎，二是項目生成方式可能需要改進，出題的專(zhuan) 家來自企業(ye) 一線的偏少。

　　激光製造產(chan) 業(ye) 每年增速在20-30%，遠高於(yu) GDP增速，說明激光製造應用在擴展。製造業(ye) 是國民經濟的基礎和支柱產(chan) 業(ye) ，我們(men) 國家製造業(ye) 的整個(ge) 的規模最大，已經超過美國、日本、德國三個(ge) 國家的總和了；但是我們(men) 激光技術在製造業(ye) 裏麵的滲透率隻有30%左右，其他三個(ge) 國家都在40%多，這意味著激光製造的應用程度達到這幾個(ge) 國家相近的話，我們(men) 在現在這個(ge) 規模至少還能夠有50%以上的成長空間。

　　我國激光製造行業(ye) 仍存在一係列不足。總體(ti) 來講還是比較分散的。在中低端水平，我們(men) 產(chan) 品已經牢牢占據了國內(nei) 市場，開始向世界上推出。但在高端產(chan) 品原創和首創的產(chan) 品比較少，大部分產(chan) 品都是跟隨型，即這類產(chan) 品第一台往往是國際上大公司做的，也就是說我們(men) 根據產(chan) 業(ye) 的需求創造開發出全新的激光裝備的工作做的不夠。這裏麵體(ti) 現出科研和產(chan) 研融合不夠，關(guan) 鍵共性技術供給不足，關(guan) 鍵核心部件的國產(chan) 化程度不夠，是產(chan) 學研用金協同創新不到位。結論是，我們(men) 認為(wei) 激光製造創新空間、發展空間潛力非常之大。

　　麵對十九大提出2035年國家發展目標，以及現在正在急劇變化的世界形勢，我們(men) 激光製造有著廣闊的發展空間，當然我們(men) 也有很多要解決(jue) 的問題。我們(men) 前麵提到很多高端裝備，都在跟隨國外的路；我們(men) 要想做世界創新大國，要走到世界的前列，就不可能老跟別人走，我們(men) 要在激光製造領域實現以下轉變：從(cong) 粗放型，中低端產(chan) 品要向高端產(chan) 品去攀登；從(cong) 局部進口替代向全麵的進口替代並向世界輸出發展；以區域化的內(nei) 向型市場為(wei) 主逐步內(nei) 外結合的全球化市場推進；從(cong) 模仿跟隨型向自主創新引領型去發展。

　　工程院戰略谘詢項目課題組提出的2035年戰略目標設想，我想這也是一種倡議、希望。我今天跟大家做個(ge) 介紹，也希望大家往這個(ge) 方向努力。主要內(nei) 容包括：突破激光製造基礎理論，取得原創性技術成果，超前部署研發下一代激光製造技術；探索激光製造新原理、新方法、新技術；攻克激光製造用核心功能部件；研發智能化、極端化、高性能先進激光製造技術與(yu) 係列裝備。期望到2035年：基本實現我國激光製造全產(chan) 業(ye) 鏈自主供給，解決(jue) 技術瓶頸問題，在某些技術領域取得絕對優(you) 勢，在未來科技競爭(zheng) 中獲得部分話語權；實現大規模產(chan) 業(ye) 化應用，產(chan) 業(ye) 規模達到1萬(wan) 億(yi) ，有效支撐我國社會(hui) 的創新驅動和可持續發展並創造巨大的經濟和社會(hui) 效益；總體(ti) 實力達到與(yu) 世界先進水平“並跑”，促進傳(chuan) 統製造業(ye) 轉型升級，支撐我國高端製業(ye) 發展。

　　項目組也提出了2035年前的重點攻關(guan) 裝備：熱加工用十萬(wan) 瓦級高亮度連續激光器；冷加工用萬(wan) 瓦級超短脈衝(chong) 激光器；激光微納製造新裝備；激光表麵製造技術與(yu) 裝備；激光複合製造裝備；三維複雜結構激光智能製造裝備；高可靠高性能智能化精密激光金屬增材製造裝備；幅麵及體(ti) 成形高效高精度激光增材製造裝備；超微/超大極端難加工結構超高效增材製造裝備。

　　根據我們(men) 做新裝備研製的經驗，認為(wei) 要做一個(ge) 全新的裝備研發，我們(men) 需要走通需求識別、技術選擇驗證、新概念設計、研製試用及改進驗證的過程。在需求識別方麵，係統總體(ti) 要對應用有深入洞察，判斷有沒有可能；在技術選擇驗證方麵需要探討工藝、效率、選什麽(me) 樣的波長、什麽(me) 樣的激光器、頻率等因素，在前兩(liang) 個(ge) 環節往往科研單位比較擅長。基於(yu) 這樣做成產(chan) 品的原型，中間進行一係列的試用迭代，才能形成綜合的新型裝備。因此，我們(men) 國家要做新型的裝備，未來更需要在創新的體(ti) 係上、創新生態建設上做大量的工作。

　　我們(men) 在做新裝備研製中，有以下幾點體(ti) 會(hui) ：
1）裝備（產(chan) 品）創新的核心是，以滿足需求為(wei) 目標，而不是效仿別人——跟蹤注定落後，創新才能超越。
2）裝備創新是一個(ge) 體(ti) 係行為(wei) ，不是一個(ge) 人猛然間的靈光一現，不是個(ge) 人行為(wei) ，要組織有意為(wei) 之。裝備創新不僅(jin) 僅(jin) 是提出新的概念，而是要建立從(cong) 概念提出、原理驗證、實驗、評估、應用檢驗的全鏈條。
3）裝備創新是需求與(yu) 技術可行性的有機結合，對需求有敏銳感知、具體(ti) 把握，對新技術有深刻理解，這就要求研製方與(yu) 需求方深入溝通、迭代和高效協同。
4）裝備創新需要多領域多單位的合作、協同，（機理研究、技術攻關(guan) 、產(chan) 品研發、市場推廣、金融和政策支持）。

　　最後，做點小結：
激光製造大有可為(wei) 、潛力無限；加速激光製造產(chan) 業(ye) 的發展，需要在政府、大學、科研院所、企業(ye) 、金融機構、行業(ye) 協會(hui) 、中介機構等多元創新主體(ti) 的聯係和互動。
激光應用分會(hui) 期望在這這個(ge) 發展過程中，為(wei) 多元創新主體(ti) 和行業(ye) 的發展中發揮交流、互動的平台作為(wei) ，並在產(chan) 業(ye) 規劃、產(chan) 業(ye) 共性技術問題提出與(yu) 研發策劃、產(chan) 業(ye) 標準規範製定中發揮積極的推動作用。

　　今天我的匯報的內(nei) 容有不少來自於(yu) 《我國激光技術應用2035發展戰略研究》項目成果。今年《中國工程科學》第二期6月份出版的專(zhuan) 刊，裏麵有約20篇文章，感興(xing) 趣的可以從(cong) 工程院的官網上可以下載。