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打破激光清洗卡脖子瓶颈 行业标准拟出台600亿市场规模待挖掘

来源:21世纪经济报道2021-04-22 我要评论(0 )   

小小的激光清洗技术,正在酝酿一个大大的市场。  作为激光制造的一种先进技术,激光清洗技术对我国高端制造装备产业竞争力的提升具有重要意义。  激光清洗行业的标...

小小的激光清洗技术,正在酝酿一个大大的市场。

  作为激光制造的一种先进技术,激光清洗技术对我国高端制造装备产业竞争力的提升具有重要意义。

  激光清洗行业的标准化与规范化将加速行业发展,助推激光清洗成为先进制造业发展蓝图中的一个闪光点。4月22日,21世纪经济报道记者从国家标准《绿色制造 激光表面清洗技术规范》项目启动会获悉,激光清洗行业标准力争在2022年下半年发布,届时将有力促进产品研发、市场规范以及产业链升级。

  事实上,国内激光清洗产业起步较晚,但近年快速发展。除了在技术和工艺上不断突破千瓦级功率的提升以及核心部件自主化生产等卡脖子问题外,市场应用场景也得到了开辟挖掘,诸如汽车制造业、船舶、医疗器械、航空航天、军工、文物清洗等领域均有所受益。

  据业内人士估计,仅国内激光清洗市场潜在需求就超过600亿规模,全球需求约在1000亿元以上。近三年,在航空航天、轨道交通以及汽车制造等领域,国内目标市场超过30亿。

  作为一个拥有市场潜力的行业,亟需有一套共同遵循的规范来推动技术和应用的融合。航空工业综合所研究员王西昌表示:“这一背景下,国家标准的立项编制是技术成熟和高端装备应用需求的强烈融合。本标准将面向生产、应用、监管等多个层次定位激光表面清洗的一般要求、工艺控制、质量检测、安全防护等相关内容,适用于不同材料不同应用场景的顶层通用要求。”

  为此,上述标准的制定以规范和促进激光表面清洗技术的应用、提高清洗过程的绿色行为目的,将作用于激光表面清洗技术应用企业及设备生产企业。

  标准制定

  激光清洗即利用连续或脉冲激光快速作用于材料表面,使表层存续的基材异质物在热-力交互作用下发生汽化、热膨胀、热振动、冲击散裂等局部快速热物化行为,至其分解、剥离而达到清洗目的。

  中机生产力促进中心绿色制造标委会秘书长奚道云指出,《激光清洗规范》应该以激光表面清洗技术应用企业及设备生产企业为应用主体,达到规范和促进激光表面清洗技术的应用,提高清洗过程绿色性的目的。“在编制过程中,要充分考虑通用性,要求性条款应具体、明确,具备可检测和可验证性,同时应广泛征求各相关方意见,注意“产、学、研、用”多方意见协调一致。”

  据王西昌介绍,标准将面向生产、应用、监管等多个层次定位激光表面清洗的一般要求、工艺控制、质量检测、安全防护等相关内容,适用于不同材料不同应用场景的顶层通用要求。在标准编制过程中,将基于开放性(融合应用需求和技术研发单位)、有效性(重视标准过程试验验证)、规范性(严格标准过程程序管理)、科学性(优化标准编制模式)、适用性(加强标准贯彻实施)等五个原则,制定一个科学合理、能够快速推广应用、解决实际问题的标准。

  在翔明激光创始人、华中科技大学教授王春明看来,制定标准的意义在于对科研、产品、市场以及整条产业链的发展都有重大影响。“在标准制定的初期阶段,还需明确激光清洗的定义以及标准的适用范围这两个顶层问题,同时从工艺标准、检验问题、设备问题这三个核心要点出发进行细化。另外,针对是否对激光清洗的质量进行分级评估,以及分级评估的标准问题依然有待讨论。”

  “要让激光清洗成为一种标准工具,成为每一个车间、每一个工具箱的标配。供给端而言,有利于促进科研成果转化,为科研成果向生产领域、现实生产力转化提供更加明确的方向。另一方面,通过清晰定义产品各技术指标,使得信息更透明,优胜劣汰,提升产品的质量。此外,也能够保障终端用户的权利,在其使用激光清洗技术时有章可循、有据可依,扩大激光清洗市场。在实现清洁产品外部接口和市场的规范后,适配产品诸如各类传感器、相机等也将逐步规范,最终带动上下游产业链的发展。”王春明继续补充道。

  行业发展

  “十四五”规划和2035年远景目标纲要提出要深入实施制造强国战略,推动集成电路、航空航天、船舶与海洋工程装备、机器人、先进轨道交通装备等产业创新发展。《激光清洗规范》届时发布后将填补国内外激光清洗的标准空白。这不仅能够大大提高各行各业对激光清洗技术的认可度,进一步促进激光清洗技术产业化,还将促进激光清洗技术提供商提高、保证质量,为行业健康发展打下坚实基础。

  我国激光清洗产业起步相对较晚。据介绍,华中科技大学最早在2000年研究YAG脉冲激光在铝板脱漆、轮胎清理表面橡胶层的工艺与机理,但是一直到2016年,武汉锐科激光才研发出第一台国产激光清洗样机。2018年是激光清洗的爆发年,功率却依然停留在百瓦级别。

  公开资料显示,功率问题始终困扰激光清洗的效率。有业内人士指出:“激光清洗在除油漆上的优势已在市场上得到验证(包括高铁、地铁轮对除漆、飞机蒙皮除漆等),但造船行业去除船身表面的厚油漆却依然采用喷砂工艺。尽管人们通过改进工艺、提升功率而大幅提高激光除漆的效率,但对一艘船几万平方的除漆需求而言依然效率太低。”

  1000W光纤激光器技术瓶颈一直到2019年被打破,国产各品牌清洗用光纤激光器功率纷纷破千。2020年,国产清洗用光纤激光器功率突破2000W,为实现飞机蒙皮除漆、飞机发动机除漆等高端清洗应用提供了可能性。

  除了不断提升功率外,在卡脖子问题上,相关企业也提交出了一份答卷。目前,行业已经突破一体化协同控制板卡系统、焦点潮池系统、边缘控光系统、光束匀化整形系统、防抖动、高允差等技术。

  值得注意的是,相关的高功率清洗用激光器制造技术仅是突破,还远未成熟,在自动化程度以及设备成本控制上还有很长一段距离要走。但由于激光清洗能够替代现有工业清洗、替代人工打磨,以及投入到诸如文物清洗、建筑物清洗、街道清洗等新开发应用领域中,具备了肥沃的市场土壤。与此同时,未来激光清洗朝着自动化、智能化发展能够“通过与其他制造设备相结合,实现一条产线解决一个产品的所有问题”,带动生产力提高的同时也促进自身的发展。


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激光清洗卡脖子瓶颈

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