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未来十年激光切割机设备的行业发展趋势分析
发布时间:2022-10-22 发布人:
东莞市创鸿激光智能科技有限公司自成立以来一直专注致力于激光切割机,激光打标机,激光焊接机器人以及配套自动化系统等激光工业设备的研发、与销售,专业的定制化激光工业应用解决方案提供商.我司售后实行24小时咨询服务,对所有客户每年进行定期回访,检修设备,并随时提供技术支持服务,解决了客户的后顾之忧。创鸿激光从成立之初,就树立了品牌运作的理念,品质赢得市场,服务成就客户。创鸿激光本着在激光领域的丰富经验和心得,本着“完善品质,成就服务”的企业经营理念,决心树立中国激光企业在国际激光行业的新标杆。

激光切割机

1.您从事的科研领域包括激光智能装备,汽车激光加工,激光切割、焊接、微细加工,高功率激光器件,3D打印等。您的主要方向是高功率激光加工,请您谈谈目前国内高功率激光加工产业的现状?国内高功率激光加工设备与国外的水平对比,有何优劣之处?
 
答:目前国内高功率激光加工产业主要涉及高功率激光切割、焊接、淬火、熔覆、3D打印等等。
 
到2016年,国内高功率激光切割产业可以说是走过了黄金10年,实现了产值和利润双丰收。经历了高功率CO2激光切割装备的鼎盛时期,见证了光纤和碟片激光切割快速发展过程,特别是光纤激光的出现,使激光切割进入“平民化”时代,这也是大族激光对激光产业的贡献。记得我尊敬的导师,国内高功率激光切割、焊接装备的开拓者李力钧教授曾经说过,他有一个梦想:要让激光切割这种特种加工设备变成能买得起的普通加工设备。李教授是想通过核心器件攻关并国产达到这个目的,在他老人家有生之年辛勤耕耘以及他弟子们的共同努力下见证了他梦想的实现。国产高功率激光切割成套设备相比国外在性价比、售后服务上占据优势。在高功率切割用CO2激光器上,虽然国内一度由于大族、科威晶等制造商及湖南大学、华中科技大学等一批院所的努力,缩小了与国外的差距,高功率切割用CO2激光器可替代国外产品。但目前切割用的高功率固体激光器还有差距,机床的关键传动件、传感器、光学配件一定程度依赖进口。还有就是国内的商业模式主要通过价格战掠夺市场份额,而不是通过核心技术攻关赢得市场。这些都值得国人深思和努力。
 
激光作为优质热源,焊接时热输入量只是普通弧焊的1/50-1/100,在控制热变形上具有本质的优势,还具有适应性强等很多特点。目前激光焊接主要是应用于较大批量的生产,这点与激光切割正好相反,设备基本属于定制,工艺相对复杂。整个汽车行业占高功率激光焊接的50%以上,如果包括航空航天、机车、海工等运载工具行业所占比例更高;能源行业应用逐渐增多。基于湖南大学传统研究优势,大族激光在汽车零部件,包括车身零部件、发动机、传动系统中难焊接材料占据优势,在能源及其它行业厚板焊接中处于领先地位。由于高功率焊接设备基本属于定制设备,在提供总体解决方案上国内厂家明显占据优势,其工艺研究某些方面甚至超越发达国家水平,如大族在大型围筒厚板激光焊接中的成功让美国人折服,说道:之前我们是你们的老师,现在你们是我们的老师;ITER核心部件的内部无飞溅激光焊接的突破,使得俄罗斯人一直想来大族学习。华科的汽车总成钎焊工艺打破国外的垄断。但国内一些专门化的零部件生产线显得经验不足,更高功率的激光器、智能化核心器件国产化率低。
 
激光淬火、熔覆,甚至合金化在我国材料基础较差的情况下,市场一直需求旺盛,10多年前由于以武汉金石凯为代表的国产横流激光器当时在世界上占有一席之地,带动了一波淬火、熔覆的研发、应用的小高潮,各院所与之相关的论文数量曾为世界之最。但由于CO2激光为远红外光,波长较长,且高功率CO2激光基本只能固定光路传输等劣势,出现了停滞。目前由于固体激光器,特别是半导体激光器的成熟,在淬火、熔覆这一领域又带来新的活力,但这次没有这么幸运,因为光源核心技术主要由国外掌握,因此国内主要在工艺研发,设备集成及服务占据优势。相对激光切割,甚至焊接,目前激光淬火、熔覆还是小众市场,通过不断工艺创新,核心器件研发,有望扩大市场份额。
 
3D打印是近年的热词,其实在90年初我国就开始类似这方面的研究,众所周知叫快速成型,我也有接触。10多年后发展停滞,有材料、工艺、需求多方面的原因。当今人们个性化需求增加,极端高性能零部件需求明显,在美国这个世界创新技术发源地的鼓动下,我国开展全民运动式的研究方兴未艾,热钱大量涌入,国内很多科研院所和多家公司参与这一大浪潮中。湖南大学聘请我的师爷,美国工程院院士、密西根大学的Mazumder(马忠德)教授到湖南大学任职,引进“青年千人”宋立军;大族激光也相继成立3D打印事业部和钣金装备事业部的3D打印中心,分别提供非金属和金属3D设备和总体解决方案。大族钣金装备事业部目前可提供金属3D打印的七大类设备,特别是三维五轴联动的大幅面3D打印设备是国内唯一能提供的。由于3D打印基本属于个性化定制,工艺研发占据较大比例,国内不输国外,北航的王华明院士的3D打印技术就获得国家技术发明奖一等奖。但是在材料方面与国外相差较大,预计不久将来有一次大洗牌,主要在航空航天、能源、医疗行业做得好的企业,能提供设备、材料、工艺总体解决方案的企业会成长起来。有国家的强力支持,相信在一些垄断性行业的3D打印应用可以得以发展。
 
2. 目前有一种说法:高功率激光加工技术研究相对成熟,未来科研与产业的热点是激光微加工。您如何看待这种否定高功率激光加工市场潜力的说法?
 
答:事物是一分为二的。我个人既从事激光宏观加工研究与产业化,也涉及激光微加工研究。体会是前瞻性的科研、中试与产业化是承前启后的,互相依托的,渐进发展的。制造类好的科研成果要花上几年时间,中试时间可能更长,产业化并被市场广泛接受,也需要花上十年以上时间。高功率激光加工研究先于激光微加工,现在正处于产业生命周期的上升期,其市场潜力远未挖掘完毕,在今后较长一段时期内,还是朝阳产业。激光微细/微纳加工是随着超短脉冲/超快激光的出现而诞生的一种加工方法,是革命性的,可以将我们通常熟知的热加工变为冷加工,比如曾被医学界视为不可能的事情:近视眼的治疗,因激光微加工手段变为可能。微细/微纳加工现在是研究的热点,因为其实际操作性,离老百姓有点远,怎么样进一步产业化是急需攻克的难题。可喜的是,皮秒激光加工已经进入批量产业,可以预见,飞秒甚至阿秒激光加工进入批量产业实际应用也不会太远了。
 
3.激光是一种加工工具,只要开发出合适的应用工艺和解决方案,就是一个大市场,比如激光加工动力电池、玻璃、塑料。有人认为,激光焊接是未来发展潜力最大的方面,但应用门槛有点高。您在激光焊接有多年科研和产业经验,您怎么看待?
 
答:一般加工分为冷加工和热加工,又分为实体类和板材类零件加工,又可分为减材、等材、增材制造。市场需求的个性化、柔性化特征,多种材料并存(不仅是钢铁独大)甚至不同材料连接,板材类零件增多,使得连接方法要求日新月异;又因为激光的多样性,比如激光波长从远红外到深紫外,从连续到飞秒脉冲,连续功率从千瓦到几万瓦级,这样可以适应不同材料、不同尺寸、不同焊接方式。激光还可与其它能源复合,比如激光-电弧复合焊可抑制难焊材料焊接缺陷和增加熔深等;从研发角度看激光焊接的难题、课题多,市场需求、发展潜力也很大。目前现状是门槛有点高,但事在人为,如何给客户提供智能化、傻瓜式的包含工艺、设备的总体激光焊接解决方案,这是摆在我们这些专业人员面前的课题:如研发出焊缝跟踪、焊缝识别、焊接质量监测甚至控制、焊接工艺专家智能数据库、焊后检测等等。好在包括湖大、大族激光在内的国内各方同仁均在广泛开展深入的研究和产业化应用实践,再高的山峰也将越过,有广阔的市场在等待。中国人是敢于创新、勤于实践的,激光焊接一定会在继激光切割之后,逐步满足国人需求,且会走在世界前列。我个人认为只要有连接的地方就有可能用到激光焊接,因此,我认为国内未来10年是高功率激光焊接的黄金10年,这点也是基于固体激光器的发展现状考虑的。
 
4.为了进一步撬动高功率激光加工市场空间,除了传统的钣金行业,则要考虑到日常生活、个人需求终端产品的应用,比如汽车。目前国内一些激光厂商也是意识到这一点。湖南大学拥有汽车车身先进设计制造国家重点实验室以及激光技术研究所,一直致力于汽车激光加工,湖大在哪些方面开展了研究?目前大族激光正重点开拓汽车激光加工,请您谈谈大族激光在汽车应用的应用、开拓方向和战略。
 
答:湖南大学的李力钧教授是国内激光加工领域第一个到国外的访问学者,1982年赴美3年后回国,至今湖大专门从事高功率激光焊接、切割设备和总体解决方案研发与产业化已有30多年历史。汽车车身设计制造则是湖大强势学科方向,从事车身设计制造的钟志华院士特别重视激光在车身制造中的应用。本世纪之初开始我就在钟志华院士的直接领导和关怀下开展汽车车身三维切割、焊接和汽车零部件激光切割、焊接生产线的研发,首次开发出车身三维切割设备和汽车车身零部件切割焊接生产线。2004年采用湖大自行研发的激光器开发出POLO车车门防撞梁焊接设备,激光焊接的车身零部件供应上汽大众,这是利用完全国产的设备,首次焊接汽车车身零部件的案例。
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