在新能源汽车进入“快速发展”时期之后,可以预见的是,以激光技术为代表的先进制造技术在不断推动汽车制造业更新换代的同时,也将推动激光产业自身的快速发展。特别是作为汽车产业主要应用之一的激光切割技术,其应用前景将越来越广阔。

激光切割是利用高功率密度激光束照射被切割材料,使材料很快被加热至汽化温度,蒸发形成孔洞,随着光束对材料的移动,孔洞连续形成宽度很窄的切缝,完成对材料切割的技术。这种切割技术不仅大幅度降低了人力成本,而且能够满足用户日益提高的个性化需求,目前主要被应用于汽车的平面板材切割和三维切割。其中面板材切割应用广泛,范围涵盖了汽车零部件、汽车车身、汽车车门框、汽车后备箱、汽车车顶盖等各个方面。

目前,在欧美等发达工业国家,有50%～70%的汽车零部件是用激光加工来完成的。其代表性的激光切割机设备制造商如德国通快TRUMPF、瑞士百超BYSTRONIC、意大利PRIMA、美国WHITNEY和日本TANAKA等这些国际知名公司已陆续开发出了大功率、大幅面、高速、飞行光路,三维立体、数控自动的激光切割机。这些激光切割机被应用于汽车制造、航空航天等各个产业,并且每年都在推出新的机型。

我国的激光产业起步较晚,但发展迅速。近几年诞生了如大族、华工、巨星等许多优秀的激光企业。这些企业不仅弥补了我国在激光行业的空白,而且在激光切割技术的研发上奋起直追、迎头赶上。

其中,华工激光注重自研,强调自主创新。2018年1月8日,华工激光联合华中科技大学、神龙汽车、江淮汽车、长城汽车、上汽通用、江铃汽车、中航精机、凌云股份、武汉法利莱等多家单位共同自主研发的“汽车制造中的高质高效激光焊接、切割关键工艺及成套装备”项目,在人民大会堂举行的国家科技奖励大会上,获得国家科技进步一等奖,实现汽车制造领域中激光焊接、切割关键工艺及成套装备国产化,打破国外在此领域40多年的垄断历史。

而作为国内领军企业之一的大族激光,以中国首台高架龙门三维五轴激光加工(切割、焊接、3D打印)机床与热成型件三维五轴激光切割机亮相央视纪录片《大国重器Ⅱ:发动中国》,自主研发惊艳众人,助力中国实现由制造大国向制造强国的华丽蜕变。

如今,先进激光制造技术与汽车生产的结合已是大势所趋。但在新能源汽车还在爆发的“前夜”,激光切割在汽车行业的应用前景广阔,市场潜力巨大。激光切割厂家理应抓住这次难得的机遇,实现发展上的一次腾飞。

华工科技高科技生产线   华工科技供图

    工作人员用高倍放大镜，安装晶片和电子元器件  资料图

    作为国内首家以激光为主业的上市公司、国家级创新型企业，很长一段时间里，华工科技在行业内一直以技术领先著称，中国首台高性能光纤激光器，首台工业级紫外激光器、皮秒激光器、飞秒激光器，首条汽车白车身自动焊装生产线……都诞生于此。“当我们没有核心技术的时候，国外企业就可以漫天要价，这些年，我们的产品一经推出就迫使外企迅速降价，通过国产化大大降低下游企业的采购成本。我想，这就是国有企业刻入骨髓里的使命感或者说是情怀吧。”华工科技党委书记、董事长、总裁马新强说完，话锋一转：“虽然我们一直以来都以创新为核心动力，但华工科技还要深入市场中打磨，锋芒才能锐利。”

    引领

    掌握市场脉动为行业发展铺路

    光电子行业是一个偏上游的行业，它的技术发展和应用受到下游行业发展的制约和带动。随着“中国制造2025”的深入推进，以及国家加大在5G、新能源汽车、新一代显示技术、芯片等领域的布局，光电子行业真正迎来属于它的春天。

    “行业规模虽然越来越大，但中高端大部分都被国外品牌占据，以激光设备的核心激光器来说，国内很多公司没有核心技术，就是简单购买国外品牌进行集成，这对企业或者行业来说，都不是一个好的发展态势。”马新强诚恳地说。

    2017年8月，由华工科技子公司承担的国家十三五重大研发专项《工业级皮秒/飞秒激光器关键技术研究及产业化》项目在科技部组织的年度评估会上获优秀评审项目。皮秒、飞秒激光器是激光精密微纳加工装备的核心部件，一套激光装备如果卖出去100多万，自己不能做激光器，就要花七八十万从海外高价购买。早在2009年，华工科技就洞察到3C电子等下游应用行业发展趋势，2009年引入美国技术团队，发展紫外激光器，终结了中国在此领域研究了20多年没有实现产业化的历史；2014年通过收购在加拿大设立北美研究中心发展超快激光器技术；2015年实现皮秒超快激光器的量产；2016年获得国家十三五重大研发专项支持，从光纤激光器到紫外纳秒激光器、超快激光器，一直被欧美发达国家把持的核心技术被华工科技攻克，公司也成为国内唯一一家掌握激光器核心技术的企业。预计今年年内将实现飞秒超快激光器量产，种子源等核心部件实现自主研发制造。

    随着3C电子等行业快速发展，拉动了OLED材料加工的巨大市场，到2019年，全球42%的手机将采用OLED面板。“任何业绩的质变都来自于量变的积累。”马新强说，“皮秒、飞秒超快激光器代表着未来激光精密加工的方向，OLED、动力电池的精密加工有广阔的市场前景，目前国外能批量制造超快激光器的企业也是凤毛麟角，我相信掌握了核心技术，才能立足市场。”

    优化

    从“工程师红利”到“创客红利”

    马新强多次提及机制与人才，马新强说，“华工科技要不断优化我们的机制和文化，让优秀的人才脱颖而出。”

    2015年，一项名为“五年千人计划”的人才培养项目在华工科技启动，瞄准中国在新常态下，高科技制造行业从“人口红利”迈入“工程师红利”这一趋势，每年从“211”“985”高校中招聘不少于200名优秀毕业生充实到公司人才队伍中去。

    为进一步激发员工的创新潜能，华工科技于2016年先后成立6个内部创客中心，让员工变成创业者，每个中心团队都独立运营，技术、市场都由员工说了算，华工科技提供平台，收益与创客团队按比例分配。机制的创新让员工实现了利用公司的平台和资源自主创业的价值，从科层制下的执行者变成自我驱动的创新者。

    除了优化企业机制，华工科技还有一个全球化思路。华工科技早在成立之初，就提出“资本全球化、市场全球化、人才全球化、技术全球化”的思路。为及时把握市场趋势，服务客户，华工科技2016年在人才、技术密集的硅谷与客户共同建立了实验室。据了解，为提升研发效率，目前华工科技与客户共建的联合实验室就有三个，同时也完成亚太、拉美、南美、北美、中东、俄罗斯等销售型大区的全方位布局。

    今年上半年，位于武汉未来科技城的华工科技激光精密微纳加工智能装备产业化基地已投入建设，这里将充分体现华工科技代表国内最顶尖的技术实力，也将展现公司对“智能制造”的深刻思索。

    新制造时代，中国制造正迎来从“制造”迈向“智造”的关键期。然而，高端装备仍是目前中国制造的短板，核心零部件研发生产更是大多装备制造企业难以逾越的关卡，不少企业被国外企业“卡脖子”。因此，技术创新无疑是打开大门的钥匙。作为践行“中国制造2025”战略的“主力军”，华工科技专注于高科技产品研发制造，推进核心技术与产品的国产化。

    赶超

    创新新动能构筑核心竞争力

    探路激光工业应用，华工科技已经掌握了包括超快激光器、光纤激光器在内的多项核心技术，打破国外垄断，为激光制造装备适配“中国芯”。

    超快激光能解决许多常规方法难以达到的高、精、尖、硬、难等加工问题，实现令人惊奇的加工能力、加工质量和加工效率。

    目前，超快激光市场基本上是国外公司占主导，华工科技凭借近10000台纳秒激光器研发生产积累的市场认可度，依托“十三五国家重点研发计划专项”，在国内率先实现皮秒紫外激光器量产。目前，以皮秒激光器为“芯”的全自动激光切割设备，已进入国内大型面板生产厂家运用，打破日韩少数企业的垄断局面。

    光通信领域，华工科技亦正在加紧研发核心芯片技术，以赶上5G建设市场大潮。光通信设备成本中光模块占60%—80%，光器件占光模块成本的60%—80%，而光芯片又占了光器件成本的60%。

    光器件代表着光通信行业最核心的竞争力，光通信源头的光芯片又是其中技术难度最大的环节。随着5G时代的到来，光通信速率提升到25G，数据通信市场100G光模块需求在不断增长，采用4×25G芯片将是未来光芯片的主流产品。华工科技瞄准国产高速光芯片技术缺失，投资6000万元专研高速光芯片，提高高端产品的市场竞争力。目前，10G光芯片已实现量产，5G应用光芯片将于2019年量产，填补国内空白。

    迈进

    融入新能源浪潮

    助力汽车“品质革命”

    作为汽车产业绿色转型的探索，我国新能源汽车行业正迎来黄金发展期。然而，核心技术缺乏、充电设施建设不足等问题，仍是新能源汽车开向“百姓家”的绊脚石。

    融入汽车行业发展浪潮，针对客户、用户痛点，华工科技在新能源汽车车身制造、动力电池制造及管理、智能加热系统等方面积累技术优势，多项核心技术打破国外垄断，助力汽车制造工业的“品质革命”。

    智能加热方面，旗下华工高理对标国际最先进的加热技术，自主研发新能源汽车的智能加热控制系统和电池板智能保护控制系统，能聪明地感知外部环境并自动调节，节能更智能，为绿色安全驾驶保驾护航。目前，今年一季度，汽车加热产品实现108%的业绩增长。

    新能源汽车车身制造方面，响应汽车轻量化需求，自主研发国内首条新能源汽车全铝车身焊装生产线；推出国内首套汽车热成型线专用三维五轴高速激光切割机，相对于日系传统的二氧化碳三维五轴综合效率高3倍到5倍，使用成本降低一倍以上。

    而动力电池制造方面，公司依托几十年来在激光领域的技术积淀和近十年丰富的自动化实践，包括电芯盖板自动封口线、注液口自动封口线等一整套激光加工解决方案，用先进加工工艺，助新能源汽车装上强劲的“心脏”。今年4月，旗下华工激光在深圳揭牌成立新能源设备事业部，在提升新能源市场渗透率和影响力方面又迈出坚实步伐。

    突破

    “激光+”战略推动

    提供整体解决方案

    华工科技积极探索“激光+”战略，围绕智能制造持续延伸产业链。以激光为立足点，公司还开拓检测、自动化生产线等业务，进一步满足制造业转型升级需求。

    同时，瞄准激光微加工激增的需求，推出适用于玻璃等多种脆性材料的整体解决方案。不仅是激光器，传输系统、运行控制软件、运动控制平台、伺服控制器，公司均已掌握自主知识产权。

    未来，借助募投项目的实施，还将进一步加强精密微纳加工前沿技术的研究，打造脆性材料加工设备、印制电路板激光加工设备、3D激光加工设备、量测及自动化智能工厂，构筑全新“智能化”制造体系，项目达产后预计实现销售30亿以上；并且结合激光产业聚合的区位优势，联合上下游产业链协同创新，满足日益增长的国内外市场需求，推动激光产业向更高端蜕变升级。

    今年全国两会政府工作报告提出，全面开展质量提升行动，推进与国际先进水平对标达标，弘扬工匠精神，来一场中国制造的品质革命。

    华工科技坚持推进国际化战略，对标全球先进技术，打造高品质产品，参与国际竞争。目前，在激光制造行业，公司的科技研发能力已站在国内最前沿；追赶国际先进水平，超快高端激光装备、汽车智能加热系统等核心技术的研发应用也逐步对标达标。

    华工科技将坚持创新驱动，加大开放合作力度，公司在高端应用市场品牌影响力持续提升。

■去年智博会上，参展商在对智能机器人进行调试 资料图 郑志波 摄

东莞时间网讯 在人工智能、健康医疗、激光产业等未来产业领域，东莞可以争取到2020年产值达到100亿元；对于基础较强的工业机器人、锂电池、新材料产业，则可以争取到2020年产值达到500亿元……

近日，在首届创新东莞科技盛典上，市高新技术产业协会发布了《东莞市高新技术产业发展蓝皮书》，提出了如上发展重点领域与目标。《蓝皮书》认为，目前我市高技术制造业五年来复合增长率已高达16%，但面临电子信息产业等产业盈利能力低下，高素质人才短缺等瓶颈，需要分未来产业、新兴产业、优势产业等不同领域，对我市高新技术产业进行重点培育，做大做强。

增长迅猛

五年间高技术制造业增加值翻一倍

近年来，随着创新驱动战略的深入实施，我市高新技术产业呈现发展迅速、体系完备等态势。为了摸清家底，市高新技术产业协会与市电子计算中心携手编制了上述《蓝皮书》。“通过政府权威部门数据、协会摸底以及专家深入调研走访，对高新技术产业进行了首次全景式梳理。”市高新技术产业协会秘书长夏正昌称。

《蓝皮书》显示，2012-2017年的五年间，东莞高技术制造业增长值增长了110%，年复合增长率高达16%，远高于同期全市规模以上工业的平均增长水平。其占全市规模以上工业的比重，也从31.11％提升至39％。

从产品体系上，东莞研发制造的高新技术产品种类已超过58种类型共计7500种产品。其中，达到国际领先（首创）水平的产品有36个，达到国际先进水平的产品有404个，达到国内领先（首创）水平的产品有463个。

分行业看，电子及通信设备制造业是东莞高技术制造业的绝对支柱产业，2016年其占总体比重高达83.93％，去年也保持了快速增长。分片区看，松山湖片区高新技术产业规模位于全市首位，也占据半壁江山。数据显示，2017年松山湖片区高新技术企业共实现工业总产值3322.1亿元，比上一年增长52.6％，占全市高企的比重达到51.5％。

不过，《蓝皮书》也指出，我市高新技术产业面临明显短板，包括核心技术缺失、主导产业盈利能力低下、部分新兴产业发展缓慢、高层次人才不足等问题。

譬如，数据显示，2017年在我市高企中，计算机、通信和其他电子设备制造业的高企平均收入利润率仅为6.1％，虽比往年有所改善，但仍小于全市高企平均水平。这种盈利能力水平与一些传统优势企业相比差距较大。如造纸和纸制品业2017年的收入利润率高达14.5％，是计算机、通信和其他电子设备制造业的2倍还多。

培育重点

面向未来产业和新兴产业布局

未来从哪些高新产业方面着手？《蓝皮书》认为，结合现有产业基础和未来发展方向，要从未来产业、新兴产业、优势产业等方面，对我市高新技术产业进行不同层次的重点培育发展。

其中，未来产业是具备较大发展潜力，目前处于起步阶段，5-10年内有望成为引领经济发展的高新技术产业。对于东莞而言，主要在人工智能、健康医疗、第三代半导体和激光产业领域发力，争取若干个产业到2020年产值达到100亿元、到2025年产值达到500亿元。

譬如，东莞已拥有180余家生物技术企业，277家医疗器械产业企业。随着东莞散裂中子源项目相关谱仪建设的推进，将对健康医疗产业起到进一步的吸纳集聚作用。未来，东莞可以发挥散裂中子源的集聚效应，承接深圳、广州医疗器械产业外溢资源，引进重大产业化项目，加速关键技术创新，培育健康医疗产业集群。

新兴产业，则是具备较好的产业基础，3-5年内有望成为加快经济发展的优势高新技术产业。东莞可以重点壮大机器人、锂电池、新能源汽车、新材料产业，争取若干个产业到2020年产值达到500亿元、2025年产值达到1000亿元。

其中，东莞锂电池产业链已经拥有布局齐全、龙头企业众多、产业水平全国领先的优势。对此，东莞应当在持续推动消费类锂电池升级的同时，补齐动力锂电池短板，尤其是通过扶持该行业倍增企业的发展，提升锂电池产业的整体实力。

在美国、德国、中国这些最大的单一市场中,通快获得的订单量从34亿上升到了38亿欧元。

据悉,作为一家多元化光网络解决方案开发商,美国贰陆II-VI公司日前宣布,为了满足用户对其差异化产品组合不断增长的需求,计划扩大其980纳米泵浦激光器生产线的产能。

7月11日，2018第十届苏州国际精英创业周----吴江国际精英创新创业洽谈会在吴江宾馆隆重举行，同期举行了中国创新创业大赛军民融合专业赛（苏州赛区）启动仪式和发布会。

近日,新改版的科技部高技术中心官网更新了“增材制造与激光制造”重点专项等17个国家重点研发计划重点专项的总体专家组名单,以下是名单人员:

多年来,激光打标几乎“入侵”到各种制造业中。在性能和机器成本方面,激光打标技术更是突飞猛进。本文着重介绍了脉冲固体激光打标技术和应用。连续波固体激光器很少用于打标。CO2激光器广泛应用于有机材料(比如木材、皮革等)的包装打标。与固体激光器应用相比,二氧化碳激光器可应用于低对比度、工作面积更大的打标。固体激光器和二氧化碳激 光器的应用并没有明显的重叠之处。

 哪种才是合适的激光器?

 许多人都同意这一观点:汽车的马力越大,车速也就越快。这种观点非常简单,但不幸地是并不正确,也许还有其他更重要的因素。是不是还要考虑汽车的重量和牵引轮胎质量?一台马力稍逊的汽车很有可能在车速上会超过其他车。激光打标也会有同样的情况,要为当前的任务选择合适的激光器,对于激光器来说,要考虑的参数不是马力而是功率。其他要考虑的因素还有脉冲频率、脉冲宽度和峰值频率。

激光打标首先应该考虑客户的需求。人们通常需要在打标质量、打标时间以及打标深度三者之间进行权衡。打标所花费的时间和打标深度很容易量化。然而对于打标质量来说,每一个客户都有不同的期望,客户考虑的因素有:色彩对比、边缘质量(锐利、洁净、笔直、毛刺)、表面光洁度、线宽、分辨率、曲面上打标的一致性、抗划伤性(仅对塑料而言)、热影响区域(HAZ)以及脉冲到脉冲的稳定性,这还仅仅是列出了一部分因素。除了打标技术规范,一些客户还要求打标方法具备多用性,比如要求能够对多种材料进行打标,或者对同一种材料进行重复打标。

激光打标技术

 由于需求的复杂性,目前不存在一个简单的规则适用于所有应用——因为每一种应用都不相同。缩小参数范围的唯一方法就是详细了解不同激光打标技术的优劣,才有可能找到适合特定需求的激光器。一个应用的最终检验总是在应用实验室内由专业人士完成。当前使用的激光打标类型有三种:Nd:YAG(棒激光器)、Nd:YVO4(棒激光器)以及光纤激光器。Nd:YAG已经几乎完全被二极管泵浦激光器技术所取代。高性能YAG和钒酸盐激光器是水冷式的,但在性能稍低时也可以是风冷的。大多数光纤激光器也是如此。假定在同时采用最先进设计的情况下,就耗材、电源要求和泵浦二极管寿命而言,YAG、钒酸盐和光纤激光器的运行成本几乎完全一样。因此,客户可以选择适合他们应用需求的激光器,而不用考虑成本问题。

 相关的光束特性

 在金属上进行雕刻要求材料能够熔化和蒸发。这一工艺可以这样解释:平均激光功率用来熔化材料,峰值功率用来蒸发材料。达到最佳雕刻率有一个关键点,就是正好有足够多的已熔化材料能在有效峰值功率下被蒸发。如果已熔化材料过多,会导致雕刻率下降以及过多的再铸材料和毛刺。如果已熔化材料不足而峰值功率充足,会导致雕刻率下降。只有在高峰值功率下,才能在一些陶瓷和塑料上打出精密的高对比度标记。

脉冲宽度

 所有的固体激光打标系统都是纳秒级激光器。Nd:YAG激光器通常是10到150纳秒,钒酸盐激光器是5到30纳秒。这两种激光器的脉冲宽度会随着频率的增加而变长。光纤激光器的脉冲宽度或是固定在100纳秒范围内,或是通过使用主振荡光纤功率放大器(MOFPA)设计,从而让脉冲宽度在10到200纳秒间变动。脉冲宽度影响到材料的热穿透深度。短脉冲是灵敏型应用的理想选择,例如对油墨层做昼夜不间断的洁净烧蚀,以及对低热影响区域(HAZ)的金属打标。这种应用的一种例子就是在航空航天工业中的应力部件上打标。对于塑料来说,没有通用的规则,有些适合长脉冲,有些适合短脉冲。

 光束质量

 光束质量的度量标准是M2。M2值越小,光束质量越高,当M2=1时,激光光束是最理想的。如果激光的光束质量好,那么激光聚焦的光斑尺寸就越小,从而能量密度就越高,对于许多应用来说,高能量密度是理想的选择,甚至是必需的。还有两种效应与光束质量有关:

 ● 第一种是标记区域尺寸。标记区域越大,光斑尺寸越大。要想在获取最大标记区域的同时将光斑尺寸控制在一个合理的范围,必须有好的光束质量。

 ● 第二种是聚焦深度。光束质量越好,在离焦时打标工艺的容错性越高,这点对圆柱形零部件上的打标非常重要。

其他因素

 要想取得光滑的表面以及好的边缘质量,前一脉冲与下一脉冲的重叠非常重要。光斑在表面移动的越快(速率),要想取得一定的重叠(图1所示),要求的频率就越高。不幸的是,所有激光器的脉冲频率越高,脉冲峰值功率和脉冲能量就越低,只不过有些激光器情况稍好。这说明了为何选择光纤激光器和钒酸盐激光器用于快速烧蚀工艺(比如薄膜烧蚀)。

 频率响应

 每一类型的激光器都有不同的频率特性。图2显示了YAG和钒酸盐激光器典型频率特性。

 光纤激光器与YAG激光器、钒酸盐激光器有着很大的区别。通常情况下,光纤激光器开始时的峰值功率较低,但是当频率增加时,峰值功率仍能维持的很好。使用主振荡光纤功率放大器(MOFPA)方法的光纤激光器可以改变脉冲宽度,这有助于优化激光打标参数。例如在烧蚀工艺里,可以通过调整脉冲宽度找到已熔化材料和已蒸发材料的最佳比例。

 综述

对于固体激光打标系统来说,上述三种技术(Nd:YAG、钒酸盐、镱/光纤激光器)已经并将继续在工业制造中发挥作用。这三种技术都有可能进一步发展,以提高性能并降低价格。客户希望有机会使用各种技术对他们的零部件进行公正的应用试验。在激光打标应用中,除了诸如对比度、速度和深度等简单明了的性能外,其他因素也正变得重要甚至更重要。这些因素包括:可变的数据管理、条形码扫描器等周边配件处理、可现场维护的设计以及远程诊断。最后,在激光打标使用时,需要重点考虑进行激光功率校准,以取得稳定的激光打标效果。