激光作為上世紀(jì)發(fā)明的新光源,它具有方向性好、亮度高、單色性好及高能量密度等特點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、通訊、信息處理、醫(yī)療衛(wèi)生、軍事、文化教育以及科研等方面。據(jù)統(tǒng)計(jì),從高端的光纖到常見的條形碼掃描儀,每年與激光相關(guān)產(chǎn)品和服務(wù)的市場價值高達(dá)上萬億美元。我國激光產(chǎn)品主要應(yīng)用于工業(yè)加工,占據(jù)了40%以上的市場份額。目前已成熟的激光加工技術(shù)包括:激光快速成形技術(shù)、激光焊接技術(shù)、激光打孔技術(shù)、激光切割技術(shù)、激光打標(biāo)技術(shù)、激光蝕刻技術(shù)、激光微調(diào)技術(shù)、激光存儲技術(shù)、激光劃線技術(shù)、激光清洗技術(shù)、激光熱處理和表面處理技術(shù)等。
激光加工具有很高的優(yōu)越性
激光加工作為先進(jìn)制造技術(shù)已廣泛應(yīng)用于汽車、電子、電器、航空、冶金、機(jī)械制造等國民經(jīng)濟(jì)重要部門,對提高產(chǎn)品質(zhì)量、勞動生產(chǎn)率、自動化、無污染、減少材料消耗等起到愈來愈重要的作用,是涉及到光、機(jī)、電、材料及檢測等多門學(xué)科的一門綜合技術(shù)。
歷史上數(shù)千年人們都是采用機(jī)械加工,是接觸式的方法,而激光加工是采用高能束的非接觸式加工,最開始出現(xiàn)的時候,許多人都沒理解過來,或者是不敢輕易采用。激光加工并不神秘,就是利用激光束的熱能量,輻射到不同工件材料上,發(fā)生熔化、氣化、刻蝕等作用,達(dá)到所要求的加工效果。也不要把激光加工神話,它并非是萬能的,遇到一些易熔易燃或熱敏材料,它的應(yīng)用能力與范圍就會受到局限。
激光加工不會完全取代其它加工方式
在中國工業(yè)高速發(fā)展的同時,伴隨著制造技術(shù)的自動化,以沖床和裁床為代表的初期自動化加工遍布了大大小小工廠車間。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展以及政府力推產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級,以工業(yè)機(jī)器人和激光加工設(shè)備為代表的高端自動化興起,已逐漸取代了一部分傳統(tǒng)加工方式。激光工藝是新興的加工方式,其加工優(yōu)點(diǎn)和高效率不容置疑,以激光打標(biāo)機(jī)、激光切割機(jī)床和激光焊接機(jī)為代表的激光設(shè)備在過去10多年里迅速發(fā)展,每年平均增長20%以上。
傳統(tǒng)的制造技術(shù)在激光技術(shù)的參與及升級下,將展現(xiàn)與原來的加工工藝及耗損率完全不同的局面,帶動著未來制造業(yè)向更高效的方向發(fā)展。相對于傳統(tǒng)的加工手段而言,激光加工空間控制性和時間控制性很好,能夠與數(shù)控系統(tǒng)配合后可實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜工件進(jìn)行加工,生產(chǎn)效率高、加工性質(zhì)穩(wěn)定。同時,激光加工在對非激光照射部位沒有影響或者影響極小,后續(xù)加工較小,適用于大部分金屬及非金屬材料,尤其適合硬度大、熔點(diǎn)高等傳統(tǒng)工藝方法無法加工的材料,是改造和升級傳統(tǒng)激光制造業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)。激光加工系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)相結(jié)合可構(gòu)成高效自動化加工設(shè)備,已成為企業(yè)實(shí)行適時生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù),為優(yōu)質(zhì)、高效和低成本的加工生產(chǎn)開辟了廣闊的前景。
既然如此,以后的工廠里,會不會都成了激光加工天下呢?答案是否定的。激光工藝各種各樣,但普遍性的就是指打標(biāo)、切割、焊接等。激光打標(biāo)就是在工件表面“烙”上圖案,屬于簡單的工藝過程;激光二維切割是直接的分割材料,也是簡單的工藝,比如金屬工件的制作里,板材切割就是最初開料的一個步驟,這僅限于切割工件結(jié)果是平面的時候,激光完全可以取代沖床與裁床。如果要求加工效果稍復(fù)雜一點(diǎn),激光切割就無法做到,比如:我們?nèi)粘S玫降蔫F罐,月餅盒、奶粉罐、茶葉罐之類,金屬板厚度一般都在2mm以內(nèi),如果要求在完成板材切割,同時也要在金屬板上出現(xiàn)凹凸不平,甚至是壓印了圖案,這時激光切割就不一定能用上。目前很多機(jī)床企業(yè)致力于推出高速設(shè)備,高端機(jī)床也被納入了國務(wù)院“智能制造2025”戰(zhàn)略,未來會有更多高速度、高精度的沖床和裁床去取代老一代的產(chǎn)品,許多特殊的、復(fù)雜的材料加工仍然無法使用激光熱加工,將會繼續(xù)采用機(jī)床工具。因此,激光技術(shù)是不會完全取代機(jī)械加工的,它與其它加工方式會各有分工,在同一產(chǎn)品的不同工序上,或者不同的產(chǎn)品采用的加工技術(shù)不同而已。
激光產(chǎn)業(yè)正在走其它產(chǎn)業(yè)的發(fā)展道路
個別一些激光從業(yè)人員喜歡把激光說成是萬能工具,甚至是具有特殊性的產(chǎn)業(yè)。這或許是因?yàn)樗麄兂磷碛谶@個技術(shù),或者是出于行業(yè)情懷對這個產(chǎn)業(yè)充滿信心,但筆者以上已表達(dá),激光加工不是萬能的,也不會完全取代其它加工方式。你說它特殊也可以,因?yàn)樗欠墙佑|式加工,你說它不特殊也行,因?yàn)榧す庠O(shè)備其實(shí)也是一種工業(yè)機(jī)器。激光技術(shù)雖說是一種高科技,但這個產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及它的商業(yè)模式并沒有太多特殊性。
中國許多產(chǎn)業(yè)包括曾被我們稱作是高科技產(chǎn)業(yè),幾乎都走過這樣的道路:研發(fā)、技術(shù)產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模擴(kuò)大、競爭激烈、產(chǎn)能過剩、行業(yè)洗牌。家用電器、LED照明、太陽能光伏、液晶顯示、手機(jī)等,許多行業(yè)從遍地開花到后面只剩幾個巨頭品牌,像家電一樣,如今僅有美的、格力、海信、創(chuàng)維、海爾等品牌,原先的一些中小企業(yè)要么被淘汰了,要么轉(zhuǎn)型為巨頭提供配套零件或代工。
一個產(chǎn)業(yè)是否成功,其商業(yè)模式也是非常重要的,筆者記得金運(yùn)激光的創(chuàng)始人梁總就多次呼吁行業(yè)人士共同探討健康的激光商業(yè)模式。近十年來,隨著工業(yè)激光應(yīng)用市場在不斷擴(kuò)大,激光加工領(lǐng)域也不斷開拓,由傳統(tǒng)的鐘表、電池、衣扣等輕工行業(yè)向機(jī)械制造業(yè)、汽車制造業(yè)、航空、動力和能源以及醫(yī)學(xué)和牙科儀器設(shè)備制造業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域拓展,將有效拉動激光加工設(shè)備的需求。
作為一種新型的高端自動化加工機(jī)器,激光設(shè)備關(guān)聯(lián)到光學(xué)、機(jī)械、光電多個領(lǐng)域運(yùn)用,涉及行業(yè)復(fù)雜,跨越經(jīng)濟(jì)部門多。但激光設(shè)備終究是一種工業(yè)機(jī)器,一般性的激光加工技術(shù),比如打標(biāo)、切割、焊接,經(jīng)過日漸成熟的研發(fā)后,目前進(jìn)入了市場需求快速爆發(fā)、產(chǎn)業(yè)規(guī)模急劇擴(kuò)張的成長期,競爭已進(jìn)入白熱化,產(chǎn)品利潤壓縮,各個廠家繼續(xù)增加產(chǎn)能,而一些行業(yè)外的企業(yè)也謀求進(jìn)入分享一杯羹,若干年后必將產(chǎn)能過剩,轉(zhuǎn)而進(jìn)入行業(yè)洗牌。目前觀察,激光產(chǎn)業(yè)將不可避免走其它產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相同道路。
激光產(chǎn)業(yè)如何走得更好
我國的激光加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展所取得的成績是巨大的,未來中國激光市場必將是全球份額最大的,因?yàn)橹袊?ldquo;世界工廠”,加工制造的需求量當(dāng)然是最大的。但是目前中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展明顯遇到瓶頸,最根本的原因是光學(xué)器件與激光器缺乏核心技術(shù),加工工藝的基礎(chǔ)研究非常薄弱。目前市場體量較大的激光打標(biāo)和激光切割,都是進(jìn)入門檻較低的,而且中國企業(yè)大多數(shù)是提供中低端產(chǎn)品,一些高端設(shè)備市場仍然被外國企業(yè)占據(jù)。
激光產(chǎn)業(yè)如何走得更好?筆者認(rèn)為可從加強(qiáng)以下幾點(diǎn):
一是繼續(xù)加強(qiáng)政策與資金扶持,近幾年已有很大進(jìn)步,國家已把“激光制造與增材制造列為重點(diǎn)工業(yè)發(fā)展項(xiàng)目,并批準(zhǔn)了多個研發(fā)項(xiàng)目與資金支持;一些地方政府謀求建立激光產(chǎn)業(yè)園,也加強(qiáng)扶持激光發(fā)展。
二是加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作,扶持激光企業(yè)發(fā)展,我國的許多激光科研停留在實(shí)驗(yàn)室里,沒有轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品,這是很可惜的;另外企業(yè)的科研與創(chuàng)新是最接近市場與應(yīng)用的,企業(yè)的創(chuàng)新成果往往是帶動整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展最大的動力。
三是加強(qiáng)激光加工應(yīng)用工藝的開發(fā)。我國目前激光相關(guān)企業(yè)基本上把資源聚焦于激光器、配套元器件、集成設(shè)備的開發(fā)與升級,對于產(chǎn)品能力的認(rèn)識,特別是終端加工工藝的探索與研究做得很少,歐美與日本等發(fā)展國家,在激光工藝的探索成果非常多,他們不僅對激光的光學(xué)、性能研究透,而且還對材料性能,兩者相互作用的現(xiàn)象有許多試驗(yàn)。
四是加強(qiáng)激光安全與標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。許多激光從業(yè)者對我國在這一方面的工作是感到遺憾的,相較于歐美國家落后許多。早期我國的一些激光安全與標(biāo)準(zhǔn)是從外國翻譯過來的,盡管近年也做了一些工作,但隨著中國激光市場的擴(kuò)大,要越加重視這個事情,這是行業(yè)的準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn),可以規(guī)范企業(yè)的產(chǎn)品安全,減少行業(yè)競爭亂象。長遠(yuǎn)看更有利于國內(nèi)的激光產(chǎn)品出口并與國際水平接軌。
五是加強(qiáng)知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)。真正強(qiáng)大的企業(yè)應(yīng)該是在尊重你的對手的前提下依靠創(chuàng)新成長的,而不是看到人家有什么,就千方百計(jì)抄襲過來。核心技術(shù)代表了企業(yè)的競爭力,激光企業(yè)無論是從事產(chǎn)品開發(fā)還是從事加工工藝開發(fā),均需要投入不少的人力與財力,其研發(fā)成果還未有多少盈利,就被他人抄襲,這樣對創(chuàng)新研發(fā)挫傷很大。政府與全行業(yè)都應(yīng)該清楚認(rèn)識到,保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)對于激光高科技產(chǎn)業(yè)是至關(guān)重要的。(Suli/Johnny,星之球產(chǎn)業(yè)研究院)
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