先進激光技術(shù)在佛山傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級中的核心作用？3D打印如何升級佛山制造？工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的未來猜想？
今天，佛山迎來一場新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的研討會。中國工程院院士、中科院廣州能源研究所研究員陳勇，中科院廣州電子所所長、中國3D打印聯(lián)盟副理事長李耀棠，大功率半導(dǎo)體激光器項目產(chǎn)業(yè)化的海歸團隊、高聚激光董事長趙青春等專家，將針對激光、3D打印、工業(yè)機器人等佛山新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展思路展開探討。
國際激光領(lǐng)軍人物成立的海歸團隊，緊密結(jié)合佛山制造的需求，為佛山裝備制造業(yè)武裝上革新性的“光加工”兵具，推動制造業(yè)的服務(wù)化；隨著裝備制造智能化、信息化的綜合推動，佛山將通過培育機械裝備研究院，重點突破關(guān)鍵零部件、機電一體化芯片、系統(tǒng)智能控制軟件等重大產(chǎn)業(yè)技術(shù)瓶頸，佛山版的柔性工廠逐漸有了想象空間。
用“激光加工”服務(wù)制造業(yè)
對趙青春來講，激光是一把可以變幻的“刀具”，佛山的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)及裝備制造業(yè)，都可以通過用“激光”繼續(xù)“武裝”，讓產(chǎn)品實現(xiàn)強中更強。
日前，高聚研制的第一臺陶瓷激光彩色打標(biāo)機在佛山亮相，比傳統(tǒng)打標(biāo)速度快5到10倍。陶瓷激光彩色打標(biāo)機在陶瓷表面上打出經(jīng)久不掉的二維碼、LOGO、文字等圖案。圖案任何一條細(xì)微的紋路都能逼真地呈現(xiàn)出來。
佛山制造業(yè)存在什么“共性問題”？“激光”這一工具能否解決問題，如何實現(xiàn)？兩年多來，趙青春在佛山走訪了多家鋁材、陶瓷、汽配工廠的生產(chǎn)線。上述問題，是他每次走訪必定探索的“例牌”。
2012年5月，趙青春的海歸團隊在佛山高新區(qū)獅山核心園區(qū)注冊成立了廣東高聚激光公司。
對趙青春來講，激光正是一把可以變幻的“刀具”，佛山的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)及裝備制造業(yè)，都可以通過用“激光”繼續(xù)“武裝”，讓產(chǎn)品強中更強，高聚瞄準(zhǔn)的正是為高端裝備制造業(yè)提供專業(yè)服務(wù)的這一塊蛋糕。
目前，高聚擁有三大核心技術(shù)：半導(dǎo)體激光芯片、脈沖光纖激光、高功率半導(dǎo)體激光的成型技術(shù)，目前在全球處于領(lǐng)先水平。高聚已申請15項發(fā)明專利，今年還將申請20多項發(fā)明專利。高聚的創(chuàng)業(yè)目標(biāo)是做產(chǎn)業(yè)鏈，從最核心的半導(dǎo)體激光芯片、最基礎(chǔ)的材料器械到高端的激光光源系統(tǒng)。
激光技術(shù)在佛山的產(chǎn)業(yè)化，是一個技術(shù)基因注入佛山制造的故事，也是一個制造業(yè)服務(wù)化的故事。
由于激光器光源由高聚自主研制，這款打標(biāo)機的價格較國外同類產(chǎn)品有大幅度的優(yōu)勢。“陶瓷是佛山產(chǎn)業(yè)的名牌，但存在行業(yè)共性問題—品牌遭遇仿、偽、假。借鑒國際汽車零部件行業(yè)都采用激光打印技術(shù)的經(jīng)驗，我們覺得，可以嘗試將‘激光’運用在陶瓷產(chǎn)品上。”趙青春介紹說。
“打仗兵要精，武器要好。高端裝備，精密儀器，精準(zhǔn)檢測都離不開激光技術(shù)和裝備。佛山裝備制造業(yè)要謀劃更長遠(yuǎn)的未來，將原有的機具‘鳥槍換炮’，使佛山走上新型工業(yè)化之路。”佛山市創(chuàng)新協(xié)會秘書長黃志海注意到，省委給佛山“裝備制造業(yè)”的發(fā)展定位中，用了“領(lǐng)銜”一詞，“這正說明，佛山的‘兵器’不僅要上規(guī)模，更要能在技術(shù)研發(fā)、創(chuàng)新運用上有更高的提升。”
過去，大功率激光器多數(shù)使用在國家安全和軍工領(lǐng)域，今年1月，工業(yè)和信息化部發(fā)布《工業(yè)轉(zhuǎn)型升級投資指南》，將大功率半導(dǎo)體激光器列為裝備改善重點產(chǎn)品。
高聚開始運作把大功率半導(dǎo)體激光器模塊和系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化項目帶到佛山高新區(qū)獅山核心園區(qū)。這個項目實施，將填補中國在激光領(lǐng)域的多項產(chǎn)業(yè)化技術(shù)空白，打破國內(nèi)完全依靠進口的局面及進口限制和封鎖。
佛山有鋁業(yè)之都之稱，高聚同樣對行業(yè)的多家企業(yè)進行過走訪。“現(xiàn)在的加工工藝，效率較低。結(jié)合行業(yè)需求，我們同樣可以推出光加工的裝備，但這需要一個被行業(yè)認(rèn)知的過程。”趙青春計劃在佛山建設(shè)一個激光應(yīng)用示范基地，這樣團隊此前的研究成果就可以有展示平臺。
比如，目前備受矚目的3D打印技術(shù)，學(xué)術(shù)上稱為激光堆積型技術(shù)或激光快速成型技術(shù)，其實際上也是一種激光技術(shù)。“我們的技術(shù)和3D打印是緊密相關(guān)的，只是對激光的運用不同而已。我們專注于光源的研發(fā)，擁有光源上的優(yōu)勢，與本土發(fā)展3D打印的企業(yè)，完成可以形成產(chǎn)業(yè)鏈條上的配套。”趙青春認(rèn)為，依照產(chǎn)業(yè)分工，高聚可以向3D打印成套設(shè)備企業(yè)提供光源、激光頭專業(yè)的研發(fā)定制服務(wù)。
對裝備制造業(yè)來講，激光再修復(fù)應(yīng)用又將形成龐大的產(chǎn)業(yè)。將高功率激光技術(shù)與粉末冶金技術(shù)結(jié)合起來，實現(xiàn)報廢的卡車后橋軸的激光再制造，在修復(fù)部位逐層熔敷，最后還原報廢備件的最初樣貌，恢復(fù)使用性能，而這一制造成本僅為新品的1/8。在這一光加工運用技術(shù)上，高聚聯(lián)合蘇州大學(xué)的科研團隊已在沙鋼集團開展產(chǎn)學(xué)研項目，未來，可以實現(xiàn)軋輥、鋼軌、輪曲軸等重要消耗備件的再修復(fù)。
激光設(shè)備國產(chǎn)化核心—“芯片”
長期以來，國內(nèi)的大功率半導(dǎo)體激光產(chǎn)品都依賴進口。趙青春和他的團隊都很清楚，半導(dǎo)體激光器要做全產(chǎn)業(yè)鏈，特別是芯片的國產(chǎn)化，否則很難盈利。
“這幾年，一直在了解大功率激光器產(chǎn)品的國產(chǎn)化情況。我們現(xiàn)在使用的大功率激光器都是進口產(chǎn)品，3000W功率的機子要耗資180萬元。”中南機械相關(guān)負(fù)責(zé)人稱，這一兩年在參觀國內(nèi)外企業(yè)時，覺察到機械行業(yè)發(fā)展的趁勢，“制造業(yè)為了提升競爭力，不斷地在生產(chǎn)線效率上下功夫。一方面，生產(chǎn)線化解成標(biāo)準(zhǔn)化的模塊，機器人、機械手取代人工；另一方面，就是激光器在各行各業(yè)的廣泛運用。產(chǎn)品比拼中，精密度及高性能成為重要的內(nèi)容。”中南機械使用高功率激光器為其機械設(shè)備產(chǎn)品的表面改變性能，提高其耐磨度等各項性能，實現(xiàn)延長產(chǎn)品壽命，提升產(chǎn)品競爭力。
用激光“武裝”佛山裝備制造業(yè)，實現(xiàn)佛山機械的“鳥槍換炮”。在行業(yè)人士看來，這臺戲有得做，也必須做。
“激光就是一門工具，新型工業(yè)化中，在美國、德國，都將先進的激光技術(shù)視為未來裝備制造業(yè)的核心。”趙青春說。
高聚激光的產(chǎn)業(yè)夢中，激光器以后將在機械加工等生產(chǎn)領(lǐng)域得到廣泛運用，可以取代現(xiàn)在傳統(tǒng)的車床，在切割、焊接、表面硬化、再制造、打孔等方面有著絕對優(yōu)勢，而這些技術(shù)在生產(chǎn)型企業(yè)尤其是高端裝備設(shè)備生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。
趙青春海歸團隊，醞釀在激光產(chǎn)業(yè)最核心的部位—“芯片”上破題。
半導(dǎo)體激光器決定光纖激光和固體激光50%—85%的成本，其核心是芯片。目前，全球五大激光芯片公司，已減少對外芯片的供給，供給芯片比本國使用的要次幾個層級。“芯片雖小，卻是光技術(shù)源頭之活水。如果不能在芯片上突圍，就意味著，最核心的器件就要靠國外引進。為何國外企業(yè)減少供給，它處于產(chǎn)業(yè)鏈的最高端，這樣可以占據(jù)更高的利潤。”趙青春稱。#p#分頁標(biāo)題#e#
核心零部件的“突圍”戰(zhàn)
在一些核心零部件的研發(fā)加工上，用上激光可以有所突圍。整個工業(yè)制造體系是相通的，因而這種利好必將對佛山機械行業(yè)的加工能力、水平帶來全面的提升。
一汽大眾佛山工廠焊接車間，在某些鋼板連接處應(yīng)用拉鏈?zhǔn)降募す夂附庸に?，融合后儼然是一整塊鋼板。一名業(yè)界人士形象地分析說，普通點焊就好比受傷后醫(yī)生用針把傷口縫合，而激光焊接相當(dāng)于傷口自己長好形成完整的平面。
激光技術(shù)對全球產(chǎn)業(yè)的革命性力量正正加大釋放。在美國，過半GDP中，都有激光在里面發(fā)揮作用。谷歌無人駕駛汽車的秘密，正是由150個激光傳感器打造無縫感知來實現(xiàn)對障礙物的各種數(shù)據(jù)的回收及分析。
而2013年德國未來獎，由一項產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合開發(fā)并已投入實際應(yīng)用的超短脈沖激光工業(yè)精加工技術(shù)獲得。這種高能激光脈沖能在幾飛秒或幾皮秒內(nèi)（1飛秒等于千萬億分之一秒，1皮秒等于1000飛秒）將原材料迅速氣化，不留殘渣，周圍材料也不會變形受損。用這種技術(shù)加工的高精度發(fā)動機燃油噴嘴可節(jié)約燃油近20%。博世公司已用這一技術(shù)大批量加工各種精密元件并計劃開發(fā)更多新產(chǎn)品。
“德國未來獎，是德國應(yīng)用研究的最高獎項，如果沒有重大變革性技術(shù)，可能該年度會是空缺。”趙青春不得感慨，這項激光技術(shù)的創(chuàng)新運用，將繼續(xù)強化德國制造的優(yōu)勢，進而保證其在全球不可撼動的地位。
德國的汽車工業(yè)，全球聞名。在趙青春看來，激光加工這一工具在德國汽車工業(yè)中的作用巨大。“汽車的車身的加工，70%需要用到激光焊接，精密的零部件加工，更離不開激光工藝的創(chuàng)新運用。德國汽車能做到既節(jié)省原料、能源，又安全可靠，就是通過深入研究，哪里必須用厚板，哪里可以用薄板代替又不影響安全等各項性能，由此建設(shè)精密的數(shù)學(xué)模具。然而，要實現(xiàn)不同厚度薄板的接焊，必須用上激光這一工具。如果沒有它，傳統(tǒng)的加工手段之下，一切只能是猜想。”趙青春介紹說，國外這樣的裝備需要600萬至800萬元，汽車企業(yè)難以承擔(dān)，目前，由高聚研制的光源，與中國科學(xué)院沈陽自動化研究所的數(shù)控與軟件系統(tǒng)組裝成的激光接焊裝備，實現(xiàn)了專長的互補，已在揚州一家汽車企業(yè)實現(xiàn)示范生產(chǎn)。
有數(shù)據(jù)顯示，中國作為汽車大國，70%的利潤被外資拿走。因為關(guān)鍵零部件的核心技術(shù)為外資控制，也正是這些核心技術(shù)在賺錢。
一汽大眾將最現(xiàn)代化的工廠在佛山落戶，在全省的汽車產(chǎn)業(yè)版圖上，佛山由“配角”變身“主角”。同時，“德國智造”引領(lǐng)“佛山制造”提質(zhì)升級，更是令人期許。
“然而，本土汽車配件廠要從產(chǎn)業(yè)鏈中高端受惠分羹是很難的，主要原因就是工業(yè)技術(shù)不行。”黃志海稱。“有了大功率激光器作為新工具，以往不可能實現(xiàn)的加工工藝，將有無限的想象空間。比如說在有曲面的鋁板打孔、不同厚板的接焊、高精密度的提升，這也就意味著，在一些核心零部件的研發(fā)加工上，我們可以有所突圍。而且整個工業(yè)制造體系也是相通的，因而這種利好不僅僅是汽車制造，也必將對佛山機械行業(yè)的加工能力、水平帶來全面的提升。”
在推動佛山市裝備制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級上，佛山提出，要緊緊抓住重大成套裝備、通用專用裝備等共性技術(shù)難題，重點突破發(fā)展重大成套裝備所需的關(guān)鍵零部件，元器件和配套設(shè)備的本地化生產(chǎn)，數(shù)控機床的核心功能部件以及大型鍛造鍛壓成型技術(shù)、高速精密加工技術(shù)、金屬熱處理、金融加工技術(shù)等配套技術(shù)的自主研發(fā)，推動制造環(huán)節(jié)向高端制造整體提升。
“這里面，很多加工技術(shù)，需要用到激光這一工具。今年，首屆中國激光產(chǎn)業(yè)高峰論壇上，世界最大的激光行業(yè)的兩家企業(yè)德國通快與羅芬，對未來發(fā)展趨勢給出的論斷都是，激光未來將在五大領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，其中，居于首位的就是先進制造業(yè)”趙青春稱。
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