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“智能化”成风向标 激光产业如何良性发展?

  当今世界是现代科技高速发展的时代,而激光技术作为在工业自动化领域发展中最受瞩目的科技之一,对现代制造业发展起到不可磨灭的功勋作用。为此,OFweek激光网编辑独家采访了上海团结普瑞玛激光设备有限公司的副总工程师王瑞延先生,一起探讨了国内激光设备产业的发展前景。

 

 上海团结普瑞玛激光设备有限公司副总工程师王瑞延

  据了解,上海团结普瑞玛激光设备有限公司专注于高功率激光设备的研发制造,是世界上为数不多的保持气体激光设备和光纤激光设备均衡发展的厂商,产品品种包罗万象。目前,在国内约7000台的市场存量中,团结普瑞玛的设备占3000多台,广泛应用于数十个行业,包括航空航天、船舶、汽车、核电、石油等重大应用领域,以及工程机械、粮食机械、纺织机械等民生领域,几乎占据了国内激光设备产品市场的“半壁江山”。

  激光技术助力智能制造

  近几年,随着全球经济增长放缓,装备制造行业也感受到了"阵阵寒意"。以此同时,“工业4.0”以及“中国制造2025”开启了制造业转型升级的“新篇章”,而这其中“智能化”成为制造业发展的重要方向。对此王瑞延表示,智能化是制造自动化的发展方向,也是现代工业中最炙手可热的目标。激光易于控制,激光设备也更易于实现智能化。未来激光技术将在以下7个方面推动智能制造发展:

  1、对加工工艺的适应性,如同一台设备可切割碳钢、不锈钢、钛合金、木材、塑料、皮革等等;切割时能感知并适应板材的翘曲起伏;既可用于切割,还可用于焊接。

  2、对加工条件和过程的感知性,如前述感知材料的不平,自动测定靶材的位置;自动感知穿孔是否完成,以决定是否继续穿孔。

  3、对故障的自诊断排除,如激光器对湿度、温度有严格要求,传感器实时感知环境湿度、温度,超出其正常运行的窗口值时,主动向操作人员和管理者、制造商发送信息,并启动湿度、温度控制系统,使之回到正常范围。

  4、自动化,完善的激光加工FMS,可以实现无人化运行。

  5、对误操作的屏蔽,聪明的控制系统可以分辨正常操作和误操作,对误操作加以屏蔽。

  6、激光3D打印,充分体现了激光技术的智能性,可制造出任何复杂形状的物体,今年6月22日,世界首例3D激光打印钛合金胸骨成功应用临床,钛合金胸骨与被替换的原胸骨非常接近。

  7、互联网+3D打印,家家都可以成为制造车间,户户都可以成为设计中心。

  正是意识到激光技术在智能制造中的重要作用,2014年10月24日团结普瑞玛与上海工程技术大学共同建立“激光智能制造工程技术中心”。当时,双方确定中心的工作重点是:面向对激光技术有强烈需求的航空航天、船舶、汽车、核电、精密机械等重大应用领域,研发高强激光冲击强化智能加工装备、激光智能表面改性装备及关键技术、激光焊接柔性制造系统及关键技术、激光智能切割装备关键技术等,并全面开展科技成果转化、和人才培养等方面的合作。目前双方积极开展工作,进展顺利。

  光纤激光异军突起  3D打印还是将来时

  近几年间,在薄板金属加工领域,光纤激光无疑是最耀眼的“新星”。其在2010年异军突起,应用越来越广泛,占比越来越高,对CO2激光器应用发起了强劲挑战。光纤激光器主要有两个优势:其一,能耗低,是CO2激光器的三分之一;其二,因为波长的缘故,金属材料对光纤激光的吸收率远高于CO2激光,由此产生出极高的加工效率。在薄金属板切割领域,光纤激光设备已完胜CO2激光设备,且已快速大范围挤占普通冲裁功能压力机的空间。在激光焊接、熔覆(3D打印)等等方面的应用也快速扩展。

  而非金属对光纤激光吸收率低,近乎透明,给CO2激光器带来了相当大的应用空间,如汽车内饰件,多为非金属,就必须使用CO2激光器。另外,对于厚度超过16mm的碳钢,目前CO2激光器具有明显的优势。虽然CO2激光器在整个激光工业加工应用市场中的比例缩小,但不等于其绝对数量就一定萎缩,因为激光工业加工应用的市场是不断增长扩大的。

  对此,王瑞延认为,光纤(固体)激光器与CO2激光器在面对特定应用需求时各有其优势和弱势。目前和今后一段时期内,光纤(固体)激光器和CO2激光器不能互相替代,而只能共存互补。在具体应用方面,切割在激光工业应用中,仍然是比例最高的,约占60%。但是,激光焊接的比例近年来持续提高,现已占约30%左右,今后这一趋势还将继续。另一方面,激光熔覆(3D打印)比例也在扩大。当然,激光3D打印的大规模商用,还需相当的过程,并非现在时,而是将来时。

  高功率激光设备三足鼎立  产业如何健康发展

  据OFweek激光网编辑了解,在激光产业链中,国内更加偏重于设备集成。近些年,虽然在上游器件及材料方面持续突破,但总体而言,激光设备制造在国内激光产业中仍占据大部分比例。随着国家政策的支持,以及资本市场的青睐,国内激光设备产业开始了快速"跃进",从而导致“同质化竞争”现象时有发生,制约国内激光产业发展。

  对此,王瑞延分析到:“目前,中国形成了三大高功率激光设备产业集聚板块:长三角、珠三角、湖北,形成了三足鼎立的局面。全国约有50家生产高功率激光设备的厂商。2014年,国内高功率激光设备产量约1400台(约合30亿元人民币),长三角占40%,珠三角占40%,湖北占20%。长三角以上海团结普瑞玛为龙头,珠三角以大族激光为龙头,湖北以法利莱、奔腾楚天为代表。但国内高功率激光设备产业整体上,不容乐观。整个产业应该说在世界上并不是引领者,而是追踪者。国内企业普遍在研发上投入不足,对市场的追踪过于迫近。很少有企业愿意作3年以上的预研。技术前瞻性、成熟性不够,所以产品的市场生命力就不够强。当然,深究研发投入不足的问题,主要源于企业的营收能力不足,进一步则是源于企业税负过重。目前我国的科研投入不算少,但发挥作用有限。减轻税负可能比现在通过运作产学研项目更有利于企业在研发上投入。”

  “另一方面,要提高产品质量,首要的还是靠市场,在良好的营商环境下,淘汰质量差劣者;企业自身要有严密的质量控制体系;员工养成严谨、专精的工匠心态;公司形成爱惜客户、以质量为生命的企业文化”,对于产业的健康发展,王瑞延如是补充道。

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