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微细加工刚起步:激光产业链配合是关键!

—— 对话西安光机所光子中心主任杨小君博士

导读: 随着IT相关产业的发展,近年来,光学和电子工业所用装置的零部件产品的需求急速增长,这种增长刺激了微细形状及高精度加工技术的迅速发展。为此OFweek激光网编辑独家专访了西安光机所光子中心主任杨小君博士,共同探讨激光微细加工的发展方向。

  随着IT相关产业的发展,近年来,光学和电子工业所用装置的零部件产品的需求急速增长,这种增长刺激了微细形状及高精度加工技术的迅速发展。其中,微细孔加工技术的开发应用尤其引人注目。在2016年慕尼黑上海光博会上,西安光机所光子制造系统与应用研究中心携多款激光精细加工设备惊艳亮相。为此OFweek激光网编辑独家专访了西安光机所光子中心主任杨小君博士,共同探讨激光微细加工的发展方向。以下为文字实录:

  西安光机所光子中心由中科院西安光机所以及激光领域优秀团队共同组建,主要侧重哪些领域的技术开发及应用?在技术研发方面有哪些布局?

  杨小君:目前我们主要着眼于光子制造领域关键技术的突破,以及构建微加工设备与应用的技术平台,加快科技成果的转移转化,并积极推进产业化进程。除此之外,我们在新兴领域,如3D打印方面也有相应布局,主要以同轴送粉增材制造设备为主。在关键技术领域,我们主要采取与其他企业强强联合方式,着眼于核心部件及模块的突破,如光源、光学加工头、及微细加工工艺等。

杨小君博士

  在技术研发上,实现全光制造是我们未来的发展方向,并通过光子制造与传统技术如CNC、电火花、电加工、机械加工、化学加工等相结合,实现装备制造的高端化。目前我们在高品质制孔、超精细刻蚀与切割、柔性基材的激光成型、透明材料的高效成型以及金属3D打印成型等领域进行了重点研究突破。

  西安光机所光子中心在激光微细加工领域具有很强的技术积累。微细加工相对于传统宏加工有何难点和挑战?未来市场前景如何?

  杨小君:国内微细加工还在起步期,相对于传统宏加工,目前国内主要存在两方面问题。一是光源,即皮秒、飞秒激光器光源的稳定性和可靠性。目前国内光源产品能够做到真正满足系统集成需求的还比较少;二是加工工艺,包括面向构造的工艺,这些工艺技术直接决定了设备的整体架构。另外,集成控制技术也很重要,这些集成控制技术支撑着工艺的定制开发与实现,对整个设备性能提升影响非常大。当然,还有很多因素同样影响着微细加工,未来还需要产业链配合发展,才能促进激光精细加工进一步发展。

  相对于传统激光器,超快激光器在精细加工领域优势明显。目前国内超快激光器领域国产化情况如何?主要有哪些厂商?和国外产品相比还有哪些差异?

  杨小君:近些年,随着精细加工需求增多,国内企业对超快光纤激光器关注越来越多。目前国内高功率超快激光器功率已经可以做到100W,但是更多的企业集中在50W水平。其中北京卓镭激光技术有限公司、武汉华日精密激光有限责任公司、武汉安扬激光技术有限责任公司以及我们西安光机所光子中心等在超快激光器领域均有不同进展。

  在超快激光器领域,目前国内外还存在着一定的差距,特别是在上游产业链方面。国内应该更好地依托科技部专项,整合资源,共同完善上下游产业链。特别是上游产业链方面,应该在材料、器件、制作工艺上多下功夫,只有这样光源领域才能不受制于人。由于国内激光产业比较分散,整合度不高,我们最大的竞争对手在国外。缺少中国芯的现状,使得中国激光企业一直扮演集成商的角色。如果这种现象得不到改观,中国激光产业和国外差距只会越来越大。

  1月底,楚天激光和团结激光正式合并,后续光谷激光产业也将持续进行合并重组。对此您如何看待?激烈市场竞争下,国内激光设备领域是否将会迎来"重组潮"?如何在市场竞争中胜出?

  杨小君:我认为重组是必然的,激光行业发展到一定阶段之后,总会出现一些企业合并现象。这在国际上也是常见的,中国也免不了。

  至于市场竞争,从我们的角度来看,还是倾向于在科研上多下功夫。我们并不追求大,但追求强,所以我们希望能掌握一些关键技术。目前我们的研发比例非常高,希望在做强的基础上提升发展。我们定位与国内其他同行也有所不同,走的是与传统机床结合的路线。

  本次光博会期间,西安光机所光子中心重点推出了哪些新产品?有何性能优势?

  杨小君:本次展会中我们主要推出了两款产品,一款是以微孔加工为核心的四轴激光微加工设备,主要针对平面类或相近零件的高精细刻蚀、切割、钻孔和阵列微结构的批量加工,可实现各种材料(尤其是高硬度、脆性材料)零件加工。特别适用于各领域的精细切割、微孔加工;以及其他精细微结构的无热化刻蚀。另一款设备则主要以切割为主,主要面向摄像头模块、PCB电路板、铜芯电缆等,考虑到光源的多样性需求,可选用纳秒激光器、飞秒激光器及皮秒激光器。除此之外,我们还展示了一些核心模块,包括激光器、扫描模块、空间光调制器等。

  随着应用发展,激光加工正逐步取代传统加工方式。在"光加工"时代,您认为激光技术对高端制造将起到怎样的推动作用?未来激光加工技术的发展潮流是什么?

  杨小君:我认为激光技术是高端制造的重要方向,所占比重也在逐渐加大。国家现在也推出了重点研发计划,并专门提出了增材制造及激光制造专题规划。激光技术未来将在高端制造中扮演越来越重要的角色。

  至于激光加工技术发展潮流,我认为要将激光技术跟传统加工技术相结合,只有这样才能发挥激光加工的重要作用。而在应用领域,国内很多厂商涉足消费类电子、电子信息等,但在各类发动机领域应用偏少。目前我们走的路线和其他企业不太一样,我们更多的是想在这些重点领域有所发力。

 

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