●激光制造技術(shù)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)制造能力、品質(zhì)與靈活性遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)制造技術(shù)，目前我國部分激光制造技術(shù)已國際領(lǐng)先。
●當(dāng)前我國激光產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初具規(guī)模，2018年我國激光器及激光設(shè)備產(chǎn)值達(dá)到600億元以上，中國已經(jīng)成為中低端激光制造做得最好、最大的市場。
●在國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的支持下，我國激光制造產(chǎn)業(yè)形成了“全鏈條設(shè)計(jì)、一體化實(shí)施”的思路，越來越多的企業(yè)已經(jīng)投入到超快激光器的研發(fā)中來。
激光歷經(jīng)60年發(fā)展，從日常的衣食住行到工業(yè)領(lǐng)域加工制造的各個(gè)環(huán)節(jié)，它的身影已無處不在。
當(dāng)前，全球制造業(yè)正在掀起新一輪產(chǎn)業(yè)革命。激光制造技術(shù)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)制造能力、品質(zhì)與靈活性遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)制造技術(shù)，在航空航天、軌道交通、電子制造、新能源、新材料等領(lǐng)域有著重要發(fā)展前景，被專家認(rèn)為是制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的新一代戰(zhàn)略性支撐技術(shù)，其也一直被世界主要發(fā)達(dá)國家所重視。
在前期市場拉動(dòng)和政策支持下，中國已成為全球最大的激光制造市場。面對機(jī)遇，中國在激光制造領(lǐng)域正在進(jìn)行怎樣的探索？激光制造產(chǎn)業(yè)還應(yīng)突破哪些關(guān)卡？未來激光制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向是什么？就此，記者與華中科技大學(xué)激光加工國家工程中心主任朱曉進(jìn)行了獨(dú)家對話。
集中攻關(guān)，部分激光技術(shù)已國際領(lǐng)先
記者：激光制造領(lǐng)域已成為全球制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級過程中關(guān)注度最高的領(lǐng)域之一，您認(rèn)為世界主要發(fā)達(dá)國家關(guān)注和支持激光制造領(lǐng)域的原因是什么？
朱曉：激光制造技術(shù)是國際戰(zhàn)略核心技術(shù)之一，世界主要發(fā)達(dá)國家也均將激光制造列入相應(yīng)的國家發(fā)展計(jì)劃，持續(xù)加大國家投入。
美國在激光制造基礎(chǔ)理論、產(chǎn)品研發(fā)方面走在了世界發(fā)展的前列，持續(xù)的政府政策支持帶動(dòng)了美國航天航空、高端芯片等領(lǐng)域的激光加工應(yīng)用發(fā)展。比較典型的是美國通用電氣公司，它應(yīng)用在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)制造上的激光鉆孔技術(shù)目前是全球最高水平。
歐洲的激光制造則以德國為代表，德國擁有強(qiáng)大的基礎(chǔ)工業(yè)發(fā)展體系。經(jīng)過多年的發(fā)展，德國將在其國民經(jīng)濟(jì)占有最重要地位的汽車制造做為應(yīng)用支撐點(diǎn)，使激光制造技術(shù)完成了從輔助技術(shù)到主流技術(shù)的轉(zhuǎn)變，而這些又反過來促進(jìn)了德國制造業(yè)整體水平的提升。
記者：對于中國激光制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展路徑，您是怎樣理解的？目前我國有哪些突出的激光制造技術(shù)成果？
朱曉：中國激光制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展路徑是從中低端往高端走，走的是“群眾路線”。中國非常注重激光制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，近十年也在國家層面發(fā)布了多項(xiàng)激光制造的規(guī)劃，加之中國市場的廣闊和應(yīng)用需求的強(qiáng)勁，當(dāng)前我國激光產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初具規(guī)模，2018年我國激光器及激光設(shè)備產(chǎn)值達(dá)到600億元以上，中國已經(jīng)成為中低端激光制造做得最好、最大的市場。
中國的激光制造產(chǎn)業(yè)同時(shí)也在高端制造領(lǐng)域加緊追趕步伐。在國家科技計(jì)劃，特別是“增材制造與激光制造”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的支持下，從基礎(chǔ)研究、器件研制、裝備開發(fā)到實(shí)際的應(yīng)用示范，形成了“全鏈條設(shè)計(jì)、一體化實(shí)施”的思路，集中優(yōu)勢力量攻關(guān)，目前已產(chǎn)出一些突出成果，如提出了電子動(dòng)態(tài)調(diào)控超快激光制造的新原理、新方法，研制出了高性能新一代激光晶體等，形成了一定特色，部分技術(shù)國際領(lǐng)先。
國產(chǎn)替代，幫助企業(yè)快速增長
記者：過去十年，被業(yè)界普遍認(rèn)為是中國激光制造產(chǎn)業(yè)的黃金十年，我國激光制造的市場規(guī)模增長率也遠(yuǎn)超國際平均增長速度，這種增長態(tài)勢還會(huì)持續(xù)嗎？
朱曉：隨著中國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，激光技術(shù)的成本不斷下降，應(yīng)用需求空間不斷擴(kuò)大，預(yù)計(jì)未來激光制造的市場規(guī)模將越來越大。
首先，激光制造在中低端可以做到替代部分傳統(tǒng)制造，加工的效率、制造的質(zhì)量也要好得多，優(yōu)勢明顯。由于激光制造應(yīng)用范圍越來越廣，其自身市場的體量也比較大，所以激光制造成本變得越來越低，進(jìn)入了一個(gè)良性循環(huán)。
其次，此前我國激光設(shè)備大多依賴進(jìn)口，但近5年來，我國企業(yè)在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了諸多突破，涌現(xiàn)出了大族激光、華工科技、銳科激光等企業(yè)，讓中國本土擁有了更好的配套和更低的成本，國產(chǎn)替代已是大勢所趨，我國激光企業(yè)將通過國產(chǎn)替代實(shí)現(xiàn)快速成長。
同時(shí)，智能制造引發(fā)了全球熱潮，激光制造技術(shù)將成為智能制造領(lǐng)域重要的加工手段。比如，手機(jī)中90%的零部件需要通過激光加工，并且在這90%零部件的制造過程中，超過20種不同工藝的制造環(huán)節(jié)會(huì)用到激光技術(shù)及相關(guān)的制造設(shè)備。這些新的市場需求，給激光制造產(chǎn)業(yè)帶來持續(xù)發(fā)展動(dòng)力。
記者：面對中國激光制造產(chǎn)業(yè)的黃金時(shí)期，產(chǎn)業(yè)各界應(yīng)該在哪些方向努力和改變？
朱曉：中國現(xiàn)已進(jìn)入到激光制造技術(shù)全面應(yīng)用的時(shí)代。在轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，規(guī)范行業(yè)發(fā)展迫在眉睫，同時(shí)也要加快激光核心器件的突破。
目前，激光制造已處于技術(shù)敏感期，在升級激光傳統(tǒng)的加工手段、開發(fā)新型加工手段的同時(shí)，我們還需要努力形成更規(guī)范的市場運(yùn)作。政府部門和行業(yè)各界需要共同努力，在管理上下功夫，引導(dǎo)行業(yè)健康發(fā)展，建立相關(guān)的規(guī)章制度、服務(wù)體系，避免出現(xiàn)惡性競爭等，同時(shí)行業(yè)內(nèi)的參與者也應(yīng)更自律。
中國激光制造技術(shù)近年來進(jìn)步顯著，但要跟上世界主要發(fā)達(dá)國家的技術(shù)水平，我們還是要在關(guān)鍵核心器件上實(shí)現(xiàn)突破，目前國內(nèi)也在這方面補(bǔ)短板。比如對于超快激光器在精密微細(xì)制造中的應(yīng)用，國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃已有布局，武漢華日激光公司牽頭的超快激光器的工程化量產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)化示范，現(xiàn)在已做到百瓦級。國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的引導(dǎo)只是開始，現(xiàn)在國內(nèi)越來越多的企業(yè)已經(jīng)投入到超快激光器的研發(fā)中來。激光是一種通用工具，激光制造和其他制造相結(jié)合是未來發(fā)展的趨勢，未來更多新的應(yīng)用會(huì)被開拓出來，我們要充分發(fā)揮激光的特點(diǎn)，做好、用好這個(gè)工具。
打破壟斷，為產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ)
記者：您主持的脈沖碟片激光器項(xiàng)目2019年3月成功實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)，業(yè)內(nèi)專家高度評價(jià)說其填補(bǔ)了全球相關(guān)技術(shù)和設(shè)備的空白，您能介紹一下它的優(yōu)勢和創(chuàng)新價(jià)值體現(xiàn)在哪些方面嗎？
朱曉：激光的產(chǎn)生需要一定的“工作物質(zhì)”，現(xiàn)在工業(yè)激光器主要有4種：半導(dǎo)體激光器、光纖激光器、板條激光器、碟片激光器。這4種激光器中，碟片激光器是獲得大脈沖能量、高平均功率、窄脈沖寬度的最佳技術(shù)方案。
之前國內(nèi)碟片激光器受限于知識(shí)產(chǎn)權(quán)和核心器件，一直被德國壟斷。我們走的是另外一條技術(shù)路線，擁有自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和技術(shù)成熟度等同德國水平。目前核心單元器件已成熟，器件完全實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，為今后產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ)，在硬脆材料制造、金屬材料打孔、精密焊接等應(yīng)用領(lǐng)域前景廣闊。
未來我們打算繼續(xù)研發(fā)更高功率的激光器，做到千瓦級、萬瓦級。在基礎(chǔ)研究方面，要解決薄片發(fā)熱問題，獲得更好光束質(zhì)量；要采用不同的激光晶體，做成系列碟片激光器；最后希望能與下游設(shè)備集成商緊密合作，實(shí)現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化，最終實(shí)現(xiàn)脈沖碟片激光器的量產(chǎn)。
記者：您剛提到目前正在尋求脈沖碟片激光器的后續(xù)成果轉(zhuǎn)化，這個(gè)過程中您感觸最深的是什么？
朱曉：實(shí)驗(yàn)室成果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，核心是要進(jìn)行工程化開發(fā)，解決產(chǎn)品的成品率和生產(chǎn)效率的問題。保證成品率的批量生產(chǎn)至關(guān)重要，制作工藝、制造標(biāo)準(zhǔn)、檢測方法都要在質(zhì)量控制上做到位才行。我們需要考量怎么把每一步做規(guī)范，控制精準(zhǔn)，還要提升制造效率，降低成本。
（原載于《前沿科學(xué)》2019年第4期，內(nèi)容有刪減）
