激光加工，是指將高強(qiáng)度的激光束，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)整形后，照射到物體表面，或切除或熔化或改變物體表面性能的一種方式。因激光加工有能量集中、精度高、綠色無(wú)污染等特性，被譽(yù)為是“萬(wàn)能的加工工具”。發(fā)展至今，激光加工已廣泛應(yīng)用于科研、通信、工業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域，成為不可或缺的先進(jìn)工具之一。
近日，在上海召開(kāi)的2024國(guó)際激光創(chuàng)新應(yīng)用研討會(huì)暨第十屆中國(guó)激光市場(chǎng)高峰論壇上，上海交通大學(xué)材料學(xué)院副院長(zhǎng)李鑄國(guó)表示，激光產(chǎn)業(yè)是科技含量高、市場(chǎng)潛力大、帶動(dòng)能力強(qiáng)、綜合效益好的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和新質(zhì)生產(chǎn)力，已經(jīng)成為我國(guó)培育經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)新動(dòng)能、構(gòu)建國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)新優(yōu)勢(shì)、掌握發(fā)展主動(dòng)權(quán)、實(shí)現(xiàn)從工業(yè)大國(guó)向工業(yè)強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)、打造中國(guó)制造“升級(jí)版”的重要抓手。
產(chǎn)業(yè)向新！不拼成本，拼技術(shù)
長(zhǎng)三角地區(qū)在激光領(lǐng)域具有較強(qiáng)的研發(fā)能力，但在產(chǎn)業(yè)化上的優(yōu)勢(shì)不突出。
在已從事激光科研十余年的上海市激光技術(shù)研究所有限公司創(chuàng)新研發(fā)中心主任王麗看來(lái)，一方面，作為產(chǎn)業(yè)上游，激光的應(yīng)用方向及應(yīng)用空間與下游的產(chǎn)業(yè)集群密切相關(guān)，而在過(guò)去，上海的產(chǎn)業(yè)集群對(duì)于國(guó)產(chǎn)激光的需求并不大；另一方面，國(guó)內(nèi)激光產(chǎn)業(yè)體系龐大、競(jìng)爭(zhēng)激烈，最后往往容易造成“價(jià)格戰(zhàn)”，在成本控制方面，上海企業(yè)仍需繼續(xù)努力。
在“零號(hào)灣”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)集聚區(qū)內(nèi)的一家小廠房里，上海岳乾激光科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“岳乾激光”）總經(jīng)理王曉翔回憶，初創(chuàng)業(yè)時(shí)，岳乾激光憑借激光熔覆，一種利用激光加工實(shí)現(xiàn)高精度成形與低損傷控性、可以賦予零部件更高性能的表面強(qiáng)化技術(shù)，快速在煤炭、冶金等傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)中打開(kāi)了市場(chǎng)。但沒(méi)想到的是，很快，這個(gè)市場(chǎng)也被其他同行“盯”上了，最終導(dǎo)致價(jià)格戰(zhàn)。
“根據(jù)我們的市場(chǎng)調(diào)研，整個(gè)中國(guó)激光加工的市場(chǎng)非常龐大，我們認(rèn)為，只要卡好了位置，岳乾激光就能憑借自身的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)優(yōu)勢(shì)搶到市場(chǎng)份額?！蓖鯐韵韪嬖V記者，在創(chuàng)業(yè)之前，核電工程師出身的他做了詳盡的市場(chǎng)調(diào)研，并寫下了經(jīng)充分論證的創(chuàng)業(yè)規(guī)劃，可最終，價(jià)格戰(zhàn)的“激烈”程度已超出了岳乾激光可承受的范圍，只好放棄這一市場(chǎng)?！霸狼す馐且患疑虾Ｆ髽I(yè)，如果去拼成本，我們沒(méi)有任何優(yōu)勢(shì)?！蓖鯐韵枵f(shuō)。
不過(guò)，隨著技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的演進(jìn)，限制激光在上海發(fā)展的這兩處“硬傷”已在悄然變化。去年6月中旬，《上海市推動(dòng)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2023-2025年）》出臺(tái)，提出集成電路、生物醫(yī)藥、人工智能三大先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)到2025年的總規(guī)模要達(dá)到1.8萬(wàn)億元。王曉翔和王麗這兩位“激光人”敏銳地感覺(jué)到，機(jī)會(huì)來(lái)了。
機(jī)會(huì)已來(lái)，抓住這束光
在新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，因技術(shù)、產(chǎn)品壁壘極高，單純依靠激光設(shè)備已經(jīng)無(wú)法滿足其加工需求，企業(yè)進(jìn)而對(duì)新的加工工藝產(chǎn)生了需求，而激光加工工藝的創(chuàng)新與開(kāi)發(fā)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(gè)簡(jiǎn)單的關(guān)系圖譜向我們介紹了激光加工與上下游產(chǎn)業(yè)之間的關(guān)系：硬件設(shè)備-工藝開(kāi)發(fā)-產(chǎn)品應(yīng)用。也就是說(shuō)，工藝開(kāi)發(fā)是銜接起上游激光設(shè)備與下游產(chǎn)品應(yīng)用市場(chǎng)之間的關(guān)鍵一環(huán)，而且就眼下的情況來(lái)說(shuō)，市場(chǎng)上并不缺少激光設(shè)備，也不缺少產(chǎn)品應(yīng)用需求，但相應(yīng)的工藝開(kāi)發(fā)卻有著一定的“稀缺性”。
“激光設(shè)備并不等同于激光加工?！蓖觖愓f(shuō)。在上海市激光技術(shù)研究所有限公司，王麗帶著我們參觀了該所的激光加工生產(chǎn)線：只見(jiàn)一個(gè)幾百平方米的生產(chǎn)場(chǎng)地中擺放了幾臺(tái)大型激光設(shè)備，每一臺(tái)都有不同的性能，可實(shí)現(xiàn)不同的加工要求，其中大多數(shù)設(shè)備的主要構(gòu)件都是由上海市激光技術(shù)研究所有限公司根據(jù)下游客戶的需求或采購(gòu)或自研，進(jìn)而再根據(jù)特定的加工要求、加工工藝、系統(tǒng)軟件自主集成的，都是“機(jī)密”。
“一套激光加工系統(tǒng)主要由激光光源、光學(xué)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、軟件等部分構(gòu)成。對(duì)于各種應(yīng)用場(chǎng)景，如何將這些部件和加工要求組合起來(lái)，形成完整的加工工藝，這一點(diǎn)非常重要?！蓖觖惙Q，如果單純引進(jìn)激光設(shè)備，無(wú)法實(shí)現(xiàn)優(yōu)化、提升生產(chǎn)率，“激光并非萬(wàn)能，重點(diǎn)在于運(yùn)用激光工程師的智慧，而工程師對(duì)工藝的理解是‘買也買不到’的。”
事實(shí)上，上海在關(guān)鍵器件研發(fā)、高端設(shè)備集成、加工工藝開(kāi)發(fā)上，具有明顯優(yōu)勢(shì)。這里既有中國(guó)科學(xué)院上海光機(jī)所等基礎(chǔ)科研機(jī)構(gòu)，也有復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)等高等院校，而今，在上海大力發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)的背景下，大量的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用機(jī)會(huì)也正在興起。
對(duì)此，王曉翔深有體會(huì)。就在他為如何拓展業(yè)務(wù)發(fā)愁時(shí)，一個(gè)個(gè)“求助者”主動(dòng)找上門來(lái)。
2019年，某飛機(jī)制造商拿著一枚進(jìn)口的“油篩”找到了王曉翔?！澳銈兡軒臀以煲粋€(gè)一模一樣的零件嗎？”王曉翔端詳著這枚“油篩”，只見(jiàn)它形似“漏斗”，看上去并沒(méi)有什么不同，但在燈光下，它就顯出了獨(dú)特性：“漏斗”的身上被打滿了肉眼不可見(jiàn)的“針眼”，燈光透著這些“針眼”穿透了過(guò)去，這枚“油篩”在燈光下“閃閃發(fā)亮”——原來(lái)，這是應(yīng)用于飛機(jī)油路過(guò)濾系統(tǒng)中的“濾油器”，它身上的“洞眼”能起到過(guò)濾燃油中極小顆粒雜質(zhì)的作用。就是這么一個(gè)極小的部件，卻怎么也找不到國(guó)內(nèi)的供應(yīng)商，只能依靠進(jìn)口，但進(jìn)口又存在著成本高、供貨周期不確定等痛點(diǎn)。
又有一家從事生物醫(yī)藥的科研機(jī)構(gòu)找到王曉翔，想開(kāi)發(fā)出一種“培養(yǎng)箱”極小且極密的細(xì)胞培養(yǎng)板，用來(lái)一次性大批量培養(yǎng)某種極微小的細(xì)胞；某集成電路設(shè)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(yī)療器械進(jìn)行醫(yī)工結(jié)合研發(fā)，在該器械的某些位置，需有極其微小的“通道”供人體血液通過(guò)……
王曉翔發(fā)現(xiàn)，來(lái)自集成電路、創(chuàng)新型醫(yī)療器械/生物醫(yī)藥、航空航天等下游應(yīng)用的需求越來(lái)越多，而且它們普遍具有一個(gè)特點(diǎn)：企業(yè)產(chǎn)品的創(chuàng)新性極高，原有的傳統(tǒng)加工，甚至市場(chǎng)上現(xiàn)有的激光加工解決方案已不能解決它們的訴求，有些訴求甚至在全球范圍內(nèi)都沒(méi)有可參考的解決方案。因此，必須進(jìn)行大量的工藝創(chuàng)新與開(kāi)發(fā)?！叭绻麤](méi)有加工工藝上的創(chuàng)新支持，這些企業(yè)或者只能依賴進(jìn)口，或者就沒(méi)有辦法做出新的創(chuàng)新產(chǎn)品?！蓖鯐韵璺Q，一方面，他發(fā)現(xiàn)這樣的業(yè)務(wù)需求越來(lái)越多，存在商業(yè)轉(zhuǎn)化的機(jī)會(huì)；另一方面，他個(gè)人對(duì)于新興的應(yīng)用研發(fā)非常感興趣，因此岳乾激光已全力投入其中，“這是對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、對(duì)社會(huì)有貢獻(xiàn)、有價(jià)值的事?！?/p>
走通商業(yè)化仍有諸多挑戰(zhàn)
市場(chǎng)上的潛在機(jī)會(huì)卻并不一定等同于企業(yè)能獲得的實(shí)實(shí)在在的訂單。
在岳乾激光的會(huì)議室中，王曉翔舉著一片30毫米*30毫米大小的金屬薄片告訴記者，薄片上面有30萬(wàn)個(gè)小孔。這些小孔只有頭發(fā)絲粗細(xì)，以至于打在金屬薄片上后，肉眼根本就看不出。王曉翔一邊說(shuō)著，一邊打開(kāi)手機(jī)閃光燈，將之對(duì)準(zhǔn)金屬薄片，透過(guò)那些肉眼不可見(jiàn)的小孔，光“穿透”了金屬薄片，在另一側(cè)透出絲絲微亮。
“當(dāng)我們把客戶的需求從工程上來(lái)解構(gòu)后，它的要求無(wú)非是使用一種特殊的激光打孔工藝，打出和頭發(fā)絲一樣粗細(xì)的小孔。”王曉翔表示。2019年，接到某飛機(jī)制造商的訴求后，王曉翔第一時(shí)間明確了工程要求，并聯(lián)合上海交通大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)做了大量的激光打孔工藝研究以及試驗(yàn)驗(yàn)證工作。
不過(guò)，等到王曉翔確定好技術(shù)路線、完成驗(yàn)證，并說(shuō)服客戶、拿到訂單時(shí)，已是三年后。王曉翔稱，工藝開(kāi)發(fā)的難度在于，其“開(kāi)發(fā)難、驗(yàn)證時(shí)間長(zhǎng)、收益慢”；而服務(wù)于新興技術(shù)企業(yè)，岳乾激光面臨的困難還在于，雖然客戶多、需求多、開(kāi)發(fā)量大，但是這些客戶普遍仍處于發(fā)展的早期階段，具有體量小、業(yè)務(wù)弱等特點(diǎn)，且對(duì)于激光加工的需求具有不確定性。
“許多找到我們的客戶其實(shí)是帶有一定的工程咨詢特點(diǎn)的，而國(guó)內(nèi)還沒(méi)有養(yǎng)成對(duì)咨詢服務(wù)付費(fèi)的意識(shí)。如果不能將我們開(kāi)發(fā)的加工工藝轉(zhuǎn)化為最后的產(chǎn)品訂單，企業(yè)的營(yíng)業(yè)收入就不能得到保障。”王曉翔稱，現(xiàn)階段，由于前來(lái)咨詢的客戶自身體量小、業(yè)務(wù)處于初期階段，要轉(zhuǎn)化為量產(chǎn)訂單仍然需要一定的時(shí)間。好在，對(duì)于岳乾激光來(lái)說(shuō)，由于企業(yè)自身規(guī)模小、人員少，且靠近上海交通大學(xué)，有學(xué)校的科研資源賦能，因此總體開(kāi)發(fā)成本較小，業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)上也就可以更靈活一些?！拔覀儾恢保S著新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，我們現(xiàn)在服務(wù)的創(chuàng)新企業(yè)中，一定會(huì)有‘跑’出來(lái)的企業(yè)，進(jìn)而誕生諸如智能手機(jī)、智能汽車這樣高確定性的產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)?！蓖鯐韵韬V定地說(shuō)。
王麗也曾遇到過(guò)王曉翔遇到的“轉(zhuǎn)化”難題。比王曉翔稍顯幸運(yùn)的是，在上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)和上海市科學(xué)院的大力支持下，背靠上海市激光技術(shù)研究所有限公司的王麗，在產(chǎn)業(yè)化上走得更早一些、經(jīng)驗(yàn)也更多一些。
公開(kāi)資料顯示，上海市激光技術(shù)研究所有限公司成立于1970年，建有上海市激光束精細(xì)加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、上海激光醫(yī)學(xué)設(shè)備工程技術(shù)研究中心、上海激光直接物標(biāo)溯源工程技術(shù)研究中心、中國(guó)（上海測(cè)試中心）激光行業(yè)測(cè)試點(diǎn)、上海激光產(chǎn)業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)移中心等市級(jí)公共研發(fā)服務(wù)機(jī)構(gòu)，是一家集研究、開(kāi)發(fā)、銷售、標(biāo)準(zhǔn)制定、測(cè)試檢驗(yàn)、科技服務(wù)于一體的功能型轉(zhuǎn)制院所。“對(duì)于激光的工藝開(kāi)發(fā)，我們已經(jīng)有30多年的經(jīng)驗(yàn)，形成了自己完整的開(kāi)發(fā)體系?！蓖觖惙Q，這讓他們得以快速響應(yīng)市場(chǎng)需求。
2018年，王麗帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)始研發(fā)激光雷達(dá)。到了2020年，王麗意外發(fā)現(xiàn)，來(lái)自激光雷達(dá)的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)需求猛增。為了抓住這一產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)，2021年，上海市激光技術(shù)研究所有限公司當(dāng)機(jī)立斷，將相關(guān)的技術(shù)及產(chǎn)品獨(dú)立出來(lái)，通過(guò)成立上?？茖W(xué)院激光探測(cè)技術(shù)研究中心的方式，進(jìn)行“體外”孵化及產(chǎn)業(yè)化。值得一提的是，上?？茖W(xué)院激光探測(cè)技術(shù)研究中心的全體成員都來(lái)自上海市激光技術(shù)研究所有限公司，而帶隊(duì)的就是王麗。幸運(yùn)的是，不到半年，王麗就與民營(yíng)資本達(dá)成產(chǎn)業(yè)化合作協(xié)議，成功實(shí)現(xiàn)了成果轉(zhuǎn)化。
據(jù)悉，該項(xiàng)目已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化落地?！拔覀円呀?jīng)建設(shè)了面積達(dá)5000平方米的生產(chǎn)基地，用于量產(chǎn)?！蓖觖惙Q。而且，得益于該所數(shù)十年的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，其團(tuán)隊(duì)在整個(gè)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的初始階段就將技術(shù)方案、成本控制等因素考慮在內(nèi)，最終在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中把握了優(yōu)勢(shì)?！斑@一項(xiàng)激光雷達(dá)產(chǎn)品，目前的主要需求方來(lái)自自動(dòng)導(dǎo)引小車（AGV）和服務(wù)機(jī)器人，它們需要激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)定位、自由移動(dòng)及自主避障。近年來(lái)，國(guó)產(chǎn)AGV和服務(wù)機(jī)器人對(duì)激光雷達(dá)的需求量為每年數(shù)萬(wàn)臺(tái)，隨著人工智能的發(fā)展，需求量逐年攀升。”王麗表示，此外，智能物流、智能港口、智能安防、自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域也存在應(yīng)用可能性，實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)后，激光雷達(dá)的銷售數(shù)據(jù)將逐年攀升。
王麗充滿信心地說(shuō)道：“在集成電路、創(chuàng)新醫(yī)療器械、智能駕駛、國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)等制造領(lǐng)域，將對(duì)激光加工產(chǎn)生極大的需求，這將是一片新興的藍(lán)海市場(chǎng)。”王麗再次強(qiáng)調(diào)稱，他們將深挖行業(yè)需求，加快技術(shù)攻關(guān)，打通技術(shù)鏈、資金鏈、人才鏈、產(chǎn)業(yè)鏈，為上海新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展注入激光力量。
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