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高端访谈

浙江工业大学姚建华: 我国激光装备产业链基本形成 未来发展空间广阔

来源:《激光制造商情》2021-08-26 我要评论(0 )   

《激光制造商情》:姚教授,您好,很高兴您能接受我们《激光制造商情》的采访。近年来,广东、江苏、湖北、山东的激光产业发展迅速,浙江作为我国民营经济大省,激光加...


《激光制造商情》:姚教授,您好,很高兴您能接受我们《激光制造商情》的采访。近年来,广东、江苏、湖北、山东的激光产业发展迅速,浙江作为我国民营经济大省,激光加工应用空间很大,然而目前浙江的激光产业凝聚力不强,大型头部激光企业不足,浙江省该如何定位激光产业方向与发展,您有什么建议? 


姚教授:浙江省的经济发展以民营企业为特色,在激光产业的发展中也存在这一特点,因此在一定程度上表现出“凝聚力不强”,“大型头部激光企业不足”的问题。针对这一问题,建议将政府支持与各种行业资源相结合,加强我省激光制造产业各分领域的联系,采用行业协会等方式拓宽产业与政府、产业链上下游、产业之间以及生产企业和用户之间的对接通道。


浙江省为促进激光产业的协同创新,由浙江工业大学牵头组建了浙江省高端激光制造装备协同创新中心,整合了国内外高校、科研院所和地方政府力量,以协同中心为纽带打通高校、科研院所与企业创新链。


激光产业的发展也已受到浙江省地方政府的关注和推动,温州市组建了“中国激光与光电产业集群”,是由科技部批复的首批41个国家创新型产业集群试点。产业集群初步形成了以激光应用、光伏发电、LED照明、光通信为特色的产业链,涌现出以奔腾激光为代表的一批激光装备与应用骨干企业。


在行业协会方面,2020年,由奔腾激光(温州)有限公司、浙江工业大学、中科院宁波材料与工程研究所、温州大学、浙江工贸职业技术学院等10家单位联合发起,由浙江省机械工业联合会支持并引导组建成立了浙江省机械工业联合会激光加工专业委员会,首批委员单位24家。


协同创新中心、产业集群以及行业协会的成立将对于激光制造行业的引导和整合发挥重要作用。浙江省激光产业未来应紧紧围绕互联网+、生命健康和新材料三大科创高地以及“碳达峰、碳中和”目标,重点发展增材制造与激光制造先进技术,对接国家重点研发计划“增材制造与激光制造”重点专项任务,面向具体细分产业需求发展激光制造装备与服务产业,以新技术的突破带动产业发展与产业链升级,为浙江省装备制造业转型升级贡献力量。

 

《激光制造商情》:多年来您在激光加工领域取得了很多研究成果,依靠浙工大牵头创立激光研究院、协同创新中心,您主持过多项国家级、省级科研项目,浙江在激光应用的科研实力良好,如何结合本土产业拓宽应用场景?可结合您的产学研结合工作举例说明。


姚教授:浙江工业大学自2000年成立激光加工技术工程研究中心以来,长期与国内外单位密切合作,致力于激光制造技术的研发与推广应用。牵头组建的高端激光制造装备协同创新中心于2013年获批省级协同创新中心,2019年教育部发文认定为省部共建协同创新中心,形成了一个全国范围内的创新载体。高端激光制造装备省部共建协同创新中心联合华中科技大学、上海交通大学、北京工业大学、江苏大学、浙江机电职业技术学院、乌克兰国立科技大学、加拿大卡尔顿大学、中国科学院上海光学精密机械研究所、吉林省半导体激光技术工程研究中心、浙江省燃气涡轮机械制造业创新中心、上海电气电站设备有限公司、杭州汽轮机股份有限公司、江苏亚威机床有限公司、巨化集团有限公司、洛阳轴承研究所有限公司、奔腾激光(温州)有限公司、南京中科煜宸激光有限公司、苏州长光华芯光电技术有限公司、北京热刺激光技术有限责任公司、杭州银湖激光科技有限公司等单位共建。


以2020年为例,依托协同中心的共建单位,联合承担了一批国家重点研发计划、国家基金重点项目、国家基金两化融合联合基金、“一带一路”科技创新合作项目等项目,全年累计发表SCI论文100余篇,出版专著2部,授权美国发明专利1项、中国发明专利72项。依托长期技术积累与项目研发成果,与杭汽轮、上海汽轮机、国网宁夏电力、亚威机床等行业骨干企业继续深入推进激光制造技术的产业化进程。


在激光增材修复与再制造领域,协同中心将激光能场与外部电磁场、动能场及感应热场进行同步复合,利用能量场之间的耦合与放大效应,实现了高效控性及精密控形改性,突破了单一激光修复的共性难题,该技术已在能源装备、矿山机械、石油化工、模具、轴承及医疗器械等多个领域获得推广应用,形成一批示范性应用工程,同时实现了高端零部件的新品强化和报废零部件的高性能修复,有效提升了产品质量,变废为宝,为“碳达峰、碳中和”目标提供了技术支持。

 

《激光制造商情》:近年来,我国激光加工技术发展快速,某些领域已经赶超了欧美日的激光水平,凭借成本与价格优势,在一些细分市场已经把外国品牌份额抢占回来,如何看待这种现象?


姚教授:在我国激光加工技术快速发展的进程中,社会主义市场经济条件下新型举国体制发挥了重要作用。在国家的统一部署下,组建了武汉光电国家研究中心、国家产学研激光技术中心、高端激光制造装备省部共建协同创新中心、中国(温州)激光与光电产业集群等一批国家级创新载体。在“十三五”期间,国家重点研发计划“增材制造与激光制造”重点专项顺得实施,支持和发展了一批增材制造与激光制造前沿与应用技术。在国家和省级财政经费、企业自主研发经费的支持下,我国在激光制造装备、专用材料、工艺技术等方面已取得了长足进步,中低端激光制造装备已基本实现全产业链自主可控,光纤激光器的大规模国产化极大降低了激光制造装备的门槛,产品质量的提高和价格优势使得在一些细分市场国产装备已占据主要份额,并催生了大族激光、锐科激光、西安铂力特等一批具备国际竞争力的上市高新技术企业。在激光微纳加工机理与主动调控、大尺寸激光增材制造装备等领域与国外发达国家基本实现并跑。


但我们必须清醒地认识到我国在高端激光制造装备领域仍然与发达国家存在较大差距,国际头部激光装备公司有着雄厚的技术积累和储备。持续推进激光制造装备与工艺技术向高质高效、复合化、智能化方向发展,努力实现激光制造技术自立自强是我们激光制造领域科技工作者的使命担当。在“十四五”期间,预计国家重点研发计划和浙江省重点研发计划仍然有专项经费资助激光制造技术的发展,我国激光制造技术在部分领域与发达国家的差距将进一步缩小,努力实现增材制造与激光制造技术的长板优势。

 

《激光制造商情》:近些年激光技术不断在功率层面创新高,工业激光逐渐转向以应用创新为重心,在激光器、激光装备成熟后,产业链基本形成,批量出货应用成为市场焦点,竞争随之加剧,如何看待这个发展趋势,未来产业可能是何种走向? 


姚教授:作为全球工业激光器最大的需求市场,中国市场的占比不断增加,全球约有一半的工业激光器(主要是光纤激光器)的应用市场在中国。国内光纤激光器企业发展势头迅猛,在与国外企业的角逐中,通过降成本、调整价格、推出新品新技术的方式,逐步赢得国内客户的认可。低功率光纤激光器国产化后,使得我国激光装备产业链基本形成,但未来仍然具有广阔的发展空间。


(1)我国在激光装备核心器件,如高光束质量激光器及光束整形系统、大功率激光扫描振镜、动态聚焦镜、阵列式高精度喷嘴/喷头等精密元器件仍然严重依赖进口,国产激光制造装备在工艺稳定性、环境温度控制等方面与进口品牌仍有较大差距。推动高端激光装备及核心部件的国产化,实现全产业链自主可控,是我国激光装备业的努力方向。


(2)由于激光装备在各个行业领域的大批量推广应用,在通用装备以外,面向具体领域的应用需求,从光源、加工头、控制系统等方面针对专用领域设计激光加工设备,是激光装备产业发展的走向之一。


(3)我国在激光装备、激光制造领域已出台部分国家标准以及机械行业标准,但尚未建立完整的激光制造技术标准体系,这制约了相关技术成果的累积、固化、推广和应用。随着新型激光装备的不断涌现,激光制造应用的不断拓展,激光制造新技术的标准化是产业发展的必然趋势。

 

《激光制造商情》:激光助力提升我国一般制造业的技术水平,也是我国整体工业能力追赶发达国家高端制造水平的重要驱动器。去年疫情影响下,我国激光设备需求仍然取得不错增长,今年更是迎来阶段性爆发。当前工业激光需求的良好局面,有哪些原因?


姚教授:我国是制造业大国,制造业在国民经济中占据举足轻重的作用。传统制造业在工业领域数字化、智能化、绿色化的背景下,有着强烈的转型升级需求。激光以其具备高能量密度聚焦、易操作、高柔性、高效率、高质量和广泛适用性等突出特点,被称为万能的加工工具。激光切割、激光焊接等技术已在以汽车工业为代表的领域中实现大面积替代,对于传统制造业有着显著的示范作用。激光制造技术天然地具备数字化的基因,具备智能化的基础,具备低污染的特征,契合我省“数字经济”的发展战略。因此,激光制造产业的发展出现阶段性爆发,这一爆发受到疫情的短暂中止,但并未对趋势发生影响。受疫情的影响,现阶段很多国外产品不能进入国内,这必然会加快国产替代化的进程,也给国产激光设备带来机遇。2021年将是中国经济全面反弹的一年,经济上行必将是技术先行,激光装备行业将会迎来一个高速发展年。


目前,激光设备向“平民化”和“高端化”两个方向发展,激光应用向工业、社会生活的各个方面渗透,激光技术已不仅仅是实验室的“高、大、上”,它已经进入民生领域。其中,光纤激光器为激光加工设备的核心部件。近年来,我国光纤激光器行业处于快速成长阶段,国产化程度逐年上升。从市场占有率来看,低功率光纤激光器市场中,国产激光器市场份额高达80%以上;高功率光纤激光器的国产化进程也在逐步推进。光纤激光器国产化对降低激光加工设备的成本起到了至关重要的作用。价格的降低推动高功率激光加工设备应用的“平民化”,进一步加速了激光切割机朝着高功率、高精度、大幅面的方向挺进,同时智能制造背景下的制造业呈现出从传统加工向高端制造转型的趋势,加大了激光切割需求,从而激发了中国激光切割机保持着高速发展的态势。


另一方面,激光能够匹配高端制造对工艺革新的要求,推动激光加工设备进入精密制造、增材制造、高端部件再制造等领域。以5G技术为例,目前手机渐渐朝着更轻薄的方向去发展,其内部构件也越来越小巧,精密度、电子集成度越来越高,因此对内部构件的焊接技术的要求越来越高,给予激光焊接设备新的机遇。而激光切割是5G基站建设、5G设备制造不可或缺的技术手段。以5G手机为例,手机为适应新技术变革,从材质到制造工艺都将发生巨大改变,芯片、终端天线、电路板等核心部件将进一步精密化。而在精密加工领域,激光加工有着得天独厚的优势。手机上常见的激光切割工艺有:蓝宝石玻璃手机屏幕切割、摄像头保护镜片切割、手机Home键切割、FPC柔性电路板切割等。


随着激光清洗、激光增材制造技术、激光组织调控技术的不断发展与成熟,将进一步挖掘不同工业领域的市场应用潜力,为激光制造装备带来新的需求。


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浙江工业大学姚建华激光装备产业链

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