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鱼鳞纹导电位激光工艺怎样选择激光器?


01

应用背景

              

铝镁合金具有密度小、强度高、易成型、制造成本低等众多优点,被广泛用于3C产品的骨架等。例如,手机中框上需要不少导电位,要求其电阻值小于0.5Ω才能进入下一道工序。然而镁铝合金中的镁、铝等金属是活性元素,非常容易与空气中的氧反应生成氧化物,未经处理的导电位电阻可高达8Ω,不能满足通讯领域对电路阻值的要求。因此导电位在进入下一道工序前都需进行处理。


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处理前的手机中框


02

 导电位制作方法







导电位处理方法有很多,早期都是由机械的方法制作,但是工艺流程复杂且良率不高。激光加工有非接触、操作简单灵活、加工无耗材等特点,激光破阳的方法很快应用于导电位的制作。该工艺技术使用聚焦的高能量密集度激光扫描照射导电位区域,直接气化掉激光照射材料表面的氧化层,将内部金属材质裸露出来,达到提高导电性的目标。该方法给出的激光能量是相对一致的,但会因为表面材质不均匀,导致导电性能不一致,良率一般只有75-85%,主要是因为早期的激光器一般只有一个脉冲波形,可调的激光参数不多,激光工艺简单难以做出最佳的效果。

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常规导电位放大效果


为解决现有技术中的问题,一种激光在铝镁合金表面制作鱼鳞状纹的方法应用而生。此工艺采用多波形可调脉宽激光器,通过多层参数组合在材料表面生成鱼鳞纹导电位。鱼鳞纹导电位剥除氧化层的同时底纹呈现鱼鳞网格状,具有纹路清晰、板面亮白不易氧化,导电性好等优势,也是目前较为先进的手机导电位技术。


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鱼鳞导电位放大效果


03

光至科技鱼鳞纹导电位制作解决方案

根据鱼鳞纹导电位的制作工艺,光至科技经研发测试推出了高性价比的YFPN-60-GL MOPA激光器用于鱼鳞纹制作。该激光器拥有高光束质量,150~300ns的可调脉宽范围等特点



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工程师以YFPN-60-GL与F254场镜在镁铝合金中框上进行鱼鳞纹测试如下:

  • 以中等脉宽,低频率,小能量对材料表面的一些脏污清洗,以减少爆点及不均匀现象,清洗后效果如下图;


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  • 用大脉宽、高频率、慢速、合适的能量对材料表面扫描,激光沿着填充线的路径将所到之处的表面钝化层气化,生成一层致密合金层,表面原有的坑洼以及气孔被这层致密的合金层填满并进行了整平,这层致密合金层的外观看起来油光发亮;


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  • 用大脉宽、中等频率、中等功率、快速在其表面扫描一遍,在原有油光发亮的合金层基本面上形成鱼鳞纹。此过程速度或能量不适合都无法在材料表面形成密度适中的鱼鳞纹。


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密度适中的鱼鳞纹

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能量过大效果

经测试,此工艺难点在于需要以大脉宽,高重频,慢速在铝镁合金材料的表面制作出油光发亮的致密合金层,再匹配一定的光斑重叠方式才可以打出有规律的鱼鳞状外观。




来源 : 光至科技 发布时间 : 2022-09-06

三花“聚”顶,这座城年增上百家激光企业

杜比激光、致净激光、华有激光、嘉信激光、华族激光、大铭激光……一连串陌生而又有活力的名称,它们,皆为一座城市成立未满一年的新增激光企业。

这座城市,叫“深圳”。

登陆“国家企业信用信息公示系统”,输入关键词“深圳 激光”查询再经过筛选,成立一年内、存续(在营、开业、在册)的激光新增企业能筛选出超过100条信息(由于该查询系统仅支持显示10页,故而具体新增数据不得而知减去过去一年内注销、吊销、退出市场的激光企业,深圳最近一年新增上百家激光企业应是保守估计。

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薪火赓续,这些新增企业便是深圳激光产业的薪火。假以时日,它们或会成为深圳的明日之星,终将在激光业界迸发出熠熠星光。

深圳缘何成为激光企业成长发展的沃土?也许我们可以从以下三个方面看深圳激光产业的三花“聚”顶:

“聚”效应

深圳激光产业一路进发


深圳的创新创业氛围已无须赘述。

深圳激光产业发展20多年来,得益于激光应用市场需求以及良好创新创业氛围,已拥有数百家激光相关企业,培育出大族激光、光韵达、海目星、杰普特、创鑫激光等一批龙头企业,在龙头企业的带动下,激光产业聚集效应逐渐显现。

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深圳,已成为我国第一大激光产业聚集地。调查发现,广东省内上市的激光企业基本都出自深圳,如大族激光、光韵达、杰普特、联赢激光、海目星激光、英诺激光、光峰科技等。这些行业标杆扛起了深圳激光产业聚集效应的大旗,引导深圳初步形成覆盖材料、器件、软件、设备和应用服务全链条的产业生态体系,在多模块连续光纤激光器、高功率激光切割头、电池焊接装备等产品类别处于国内一流行列。

据统计,2019年,深圳激光产品产值超260亿元,在广东省内排名首位,并占据全国激光产值比例达27%。笔者估算,2021年深圳激光产品产值或已超过350亿元,仅大族激光一家,2021年便贡献了高达163.32亿元的营收额。

将“打造全国总部级激光产业集群”作为发展方向的深圳,未来,将依托骨干企业打造一批激光与增材制造专业园区,聚集产业链上下游企业,推动形成空间聚集、链条完整、特色鲜明的发展格局。先前成立的大族全球激光制造总部基地、深圳激光谷产业园等基地与园区已经做出了很好的示范。而在这一过程中,广东省激光行业协会、深圳市激光智能制造行业协会、广东省大湾区激光与增材制造产业技术创新联盟等组织平台,也发挥了牵线搭桥、引凤入巢的积极推动作用。

未来,依托活跃的创新创业环境和珠三角庞大的激光应用市场,深圳将逐渐补强上游材料、元器件以及激光器等关键核心环节,支撑建立更为完善的激光产业链。

毫无疑问,产业聚集效应的形成,为深圳的激光产业安上了一路进发的强劲引擎。

“聚”政策

深圳激光产业跨越式发展


深圳是全国最大的激光产业聚集城市,激光产业发展基础较为雄厚,因此也获得了更多政策扶持与资源倾斜,国家、省、市区各级的激光产业政策在此聚集、叠加,能量之巨,更有利于深圳进行产业发展的整体规划与布局,力将激光产业推向高端化的发展目标,成为了深圳激光产业跨越式发展的有力保证。

早在2018年,深圳市便印发了《关于进一步加快发展战略性新兴产业实施方案的通知》,在建设世界级新一代信息技术产业基地的主要任务中,提出加快发展壮大新型显示产业,重点要夯实高世代大尺寸面板制造基地优势,加快突破激光显示核心关键技术,推动相关技术在消费类电子产品领域的广泛应用,依托行业龙头企业促进资源聚集,构建配套便捷、产业链完整的支撑体系,推动新型显示产业发展成为深圳电子信息产业新的增长极。同时,在优化深圳各区战略性新兴产业空间发展格局任务中,提出支持立新湖片区依托大族激光、洲明科技重点企业,重点发展机械、汽车、电子、航空、军工等关键领域成套技术装备,打造成为全国知名的智能装备制造产业基地和全球激光产业高地。

近几年来,深圳为了培育出世界一流的激光产业可谓不遗余力。今年6月,深圳市又出台《关于发展壮大战略性新兴产业集群和培育发展未来产业的意见》,并发布《深圳市培育发展激光与增材制造产业集群行动计划(2022-2025年)》,激光与增材制造产业集群列入“20+8”产业集群之一,文件指出深圳将支持宝安建设聚集区,巩固激光与增材制造产业竞争优势。

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《产业集群行动计划》提出,到2025年,形成覆盖源头创新、智能制造、创新应用的产业发展生态,产业增加值达到140亿元,新增10家制造业“单项冠军”、专精特新“小巨人”、“独角兽”企业。到2025年,在基础材料、核心零部件、支撑软件、高端器件等关键领域取得实质性突破,新增1家省级或以上制造业创新中心、10家企业技术中心,创新能力稳步提升。

“深圳将成为全球激光技术及创新应用新高地!”对于深圳的政策扶持力度,大族激光副总裁陈焱表示,深圳着力计划打造激光及增材制造产业集群,由多部门一起发力,有目的,有体系,有核心,有望把深圳打造成全球最为核心、最为重要的以激光和生产制造的基地。

“聚”人才

深圳激光技术攻关的关键


技术创新和技术攻关是激光产业发展的动力,而这需要强大的人才资源作为支撑。好在深圳工业应用市场广阔,制造业对激光加工技术需求巨大,这使得激光行业创新氛围浓厚,对人才极具吸引力,有利于激光技术人才的引进。

前文所述的《深圳市培育发展激光与增材制造产业集群行动计划(2022-2025年)》在实施支撑体系强化工程中也提出,加快人才队伍体系搭建,围绕产业链布局人才链和教育链。引进培育具有国际视野和先进经营管理理念的复合型企业家人才,具备交叉学科知识和掌握核心技术的专家型人才。支持高校、职业院校设立激光与增材制造领域专业,鼓励校企共建实训基地,联合培养工匠技能型人才,形成融合创新的良好发展态势。
其实,在大力建设激光产业人才队伍,高契合度地对接产业集群对人才的需求方面,深圳早就先行一步了。

1999年,中科院西安光机所牛憨笨院士带同18位骨干落户深圳大学,他们在深大创建了光电工程学院,激光、光子学科从无到有,至今在深大仍然看到很多他们留下的工作影响。而后,深圳大学又引进了上海光机所专家、中国工程院院士范滇元;南方科技大学也引进了中国科学院院士姚建铨;2016年获批的深圳市半导体激光器重点实验室,由中国科学院院士唐叔贤院士担任学术带头人;2022年6月,世界纳米激光及半导体器件领域的领军人之一、白光激光的发明者宁存政教授加盟深圳技术大学,并出任集成电路与光电芯片学院的首任院长……

企业方面,2009年大族激光科技股份有限公司聘请中科院院士姚建铨教授担任激光技术研究院名誉院长;2014年深圳市创鑫激光引进上海光机所林尊琪院士并建设了院士工作站。另外,大族激光还引进了德国著名华裔激光专家吕启涛作为首席科学家;杰普特光电引进新加坡南洋理工大学激光团队开发光纤激光器;创鑫激光也引进了多位德国回国的激光博士……

此外,校企合作,开展人才师资培养也是深圳激光行业新鲜血液的来源之一。如大族激光与深圳职业技术学院共建“深职院大族激光学院”;深圳技术大学与大族激光联合共建实验室、组建“大族智造班”;深圳泰德激光与深圳技术大学签订战略合作框架协议;深圳瑞波光电子与深圳大学共同建设研究生联合培养基地……

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多年的积累,创新人才的聚集为深圳激光产业带来了技术创新、技术攻关的累累硕果。

大族激光在高功率激光切割、焊接技术,精密激光设备、新能源电池激光加工设备、高功率激光器等方面接连获得重大突破,在国内占据重要地位;创鑫激光从推出的4000瓦单模块光纤激光器和25000瓦多模光纤激光器,到超高功率35000W多模连续光纤激光器、高功率5000W单模块连续光纤激光器,再到今年8月份推出“高亮度50kW三合一”,实现了一个又一个跨越;而杰普特光电在MOPA光纤激光器和高功率光纤激光器等方面均有突破……

而深圳激光产业的大发展,又进一步对高新技术人才产生“虹吸效应”,为未来的发展聚集更多创新人才,我们可以期待未来深圳激光产业技术创新、技术攻关的喜报频传……



来源 : 激光制造商情 作者: 老One 发布时间 : 2022-08-25

激光自动化设备助力电梯行业走进国际市场

20世纪80年代初期,我国电梯技术和市场刚刚开始发展。相较国外,整整晚了一个世纪;在此之前,欧美公司几乎是垄断了全球的电梯市场。30多年来,中国的公司发展迅速,已具备与欧美发达国家相抗衡的能力。在中国经济快速发展的同时,中国的技术力量、工业生产水平也在不断提升,中国制造业的企业也开始走出国门,走进国际市场。


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电梯行业是整个国家经济实力体现的一个缩影,是国家综合实力的体现。近年来,我国电梯产品在国际市场上的竞争力逐渐凸显,我国电梯品牌在海外市场逐渐得到认可,并形成了大量的出口产品。

K电梯股份有限公司创立于1987年,是一家大型上市公司。35年的峥嵘岁月。见过风起云涌,也见过风流云散。作为一家拥有35年技术经验的老牌企业,在经历了数次行业的洗牌之后,依然屹立在行业的前列,实现了跨越式的发展。产品远销全球60多个国家和地区,连续多年中国电梯品牌出口排名领先,引领着中国电梯设备制造企业的快速发展。

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2019年,K电梯经过多番考察,决将定厚板激光生产线计划交由领创激光完成。该项目包括智能上下料车间、材料智能仓储、料垛物流自动化、自动切割等等。该项目具有先进的工艺技术和设备设施,自动化程度高、安全系数高、环保标准高,是一项集生产、仓储、物流于一体的工程。

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“这条生产线投产以后,20层的料库帮我们大大节约了产地成本,生产效率也提高了;如今制造业用工普遍紧缺,我们的员工没有增加,但产能却增加了一倍。”当问及如何保持订单的增长,负责人表示工欲善其事必先利其器。以创新提高生产水平,除了在现场管理上拓宽思路外,在生产设备上也需要下不少功夫;当我们的产品能够做到物美价廉时,自然不愁销路。

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电梯行业的蓬勃发展离不开新设备的广泛应用。每一种新设备的规模化,都会催生出一系列新的装备和工艺,而新设备关键技术的突破,更是推动制造业在关键领域的赶超。未来,领创激光会通过精湛的技术,不断突破自己,不断创新,不断提升核心竞争力和行业地位,为电梯行业添加瓦!为新时代的制造业注入更多的中国力量!



来源 : 领创激光 发布时间 : 2022-08-23

激光清洗如何突破应用瓶颈?

激光的应用市场要继续扩大,则要寻找新的增长点,工艺应用上除了传统的切割、标刻、焊接,近些年最新的应用就是激光清洗,而且是备受看好的增长点。


自2016年底国内企业率先推出装配中功率脉冲光纤激光器的清洗机后,引起业界高度关注,并且持续火热了约3年时间。国内参与到激光清洗设备生产研发的企业达数十家,许多激光器厂商也对此寄予厚望,力推新的更高功率的脉冲光纤激光器。


01  激光清洗应用领域


毋庸置疑,了解体验过激光清洗工艺的都能肯定这项技术未来会有极大的应用空间。它是利用高频次的脉冲光能量撞击工件表面锈迹、污垢,使其与工件分离,借助高能量将其气化的过程。传统的清洗方式如喷砂、干冰、机械打磨、酸性液体或者化学清洗剂等,容易造成空气和水的污染,还可能给人体带来二次伤害。而激光清洗可以将污染物气化,配备吸附除尘设备,基本上实现零污染,是一种非常高效、干净的清洗方式。激光清洗在未来某个时机可能会给清洗行业带来重要的变革。
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激光清洗原理

激光清洗头输出的光束常常是横条状,光束扫过的表面都会被清扫干净,它的高效省时,特别适合大面积、大批量的锈迹污垢表面清洗。普通的金属钢板、高铁、钢轨、船舶、模具,还有飞机蒙皮、工程机械、石化工业、矿业、核电、文物和兵工武器。

许多清洗场景是需要定制的,也是定期要清洗维护的,而且维护的周期不会太长,这种最容易形成批量化。例如模具,常常会在使用过程中粘上了机油,又或者放置不用导致生锈,模具数量庞大,清洗的需求较大。一些塑胶模具、轮胎模具,在做完产品后,容易残留了边料余料,耽误了继续生产,因此需要及时清洗干净,激光是非常好的选择。又如钢轨长期露天,锈迹斑斑,也会有清洗的需求;河海航行的轮船,需要定期维护则可以采用激光清洗船身。

激光清洗容易实现自动化、集成化和智能化清洗,甚至可以集成到龙门架、机械手、升降台等配套环境上工作,实现大幅面、超高度的工件上清洗,而手持式的清洗头也十分灵活,可以随意方向清洗工件。

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激光除锈对比

02  激光清洗的挑战

激光清洗纵然是被看好,然而实际上市场销量并不如预期,从事激光清洗的企业并未收获较好的订单量,几乎都是单买或者是单独定制设备的客户,可以说,激光清洗市场应用尚未形成批量。激光清洗的推广遇到了较大的挑战,导致2019年后激光清洗热度逐渐冷却下来了。事实上,激光清洗在中国火热的两年多里,在欧美日等国家,光纤激光清洗并未受到多少重视。

首先,激光清洗设备成本仍然相对较高。如今激光清洗已从百瓦级发展到千瓦级功率,采购成本也已经大幅下降,但是仍然维持十万元数十万元的水平,而传统清洗非常便宜,干冰清洗设备低至一万几千元。这让用户难以扭转使用的选择,一次性投入设备成本较大,更谈不上批量采购了。

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其次,激光清洗的输出光束是直射工件表面的,意味着它擅长处理平面,也是其局限性所在,遇上不规则形状、含转角位、空间狭窄的工件,激光清洗难以触及,如果要清理工件内部,比如是管道内壁,激光清洗更是难以实现,这种反而采用全浸泡酸洗才能实现。

最后,激光清洗处理铁锈是效果较好的,但实际应用中,生产设备或者产品表面污垢各色各样,也有含不同成分的,比如油污、半凝固态物。不是随便上一个功率的激光就适合清洗的,目前对激光清洗各种污垢物体的研究仍然不足。还有,目前激光清洗功率已经可以实现数千瓦的设备,但是清洗并非功率越高越好,目前对于高功率光束是否会对工件表层带来损伤,其损伤度如何控制,仍然是需要进一步研究。

03  激光清洗如何突破瓶颈

激光清洗要突破市场增长瓶颈,迫切需要投入更多的工艺应用研究。目前激光清洗是激光器、清洗设备已经初步发展成熟,但是工艺应用不足,由于在国内推广时间仅有几年,所以应用的场景仍然是有限。

根据目前的激光器发展趋势,可预见激光清洗的激光器也会出现一定幅度降价,届时可以有效降低用户采购成本,当其性价比已经能够超越一般厂家用户的心理接受能力,那么采购量就会上来了。

目前许多终端用户并不了解激光清洗,推广方面仍需一定的时间过程。这需要业界人士共同努力,为激光清洗打造良好的宣传效应。



来源 : 特域机电 发布时间 : 2022-08-22

防爆激光雷达!硬工业与艺术的碰撞,哈工大创业团队匠心打造

激光雷达是一种用激光感知世界的传感器,其可通过发射和接收激光束来探测目标的位置、速度等特征量,具有分辨力高、隐蔽性好、低空探测性能好、体积小等一系列优点。在自动化、智能化的大背景下,激光雷达已广泛应用于自动驾驶汽车、工业、无人机、机器人和3D测绘等终端应用中,市场呈现爆发式增长的趋势,其整体市场在2026年将达到57亿美元。得益于自动驾驶汽车的不断普及,激光雷达市场迅速增长,国内涌现出一批优秀的激光雷达制造厂商,如速腾聚创、镭神智能、禾赛科技、大疆、赛瞳等。

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图1激光雷达生成点云动图

然而,由于激光雷达本身的电路系统、光学结构十分复杂,其难以通过防爆试验考核。这也使得以激光雷达为核心的机器人、自动驾驶汽车等迟迟未能应用于煤矿、石油天然气、化工等有特殊防爆要求的行业,在一定程度上限制了上述行业的自动化、智能化发展。针对上述卡脖子问题,来自哈工大的创业团队,智兀科技最新研发出一款新型防爆激光雷达“ZW-LIDAR-16”,通过全部防爆试验测试,获得由国家防爆电气产品质量检验检测中心颁发的防爆合格证书。

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这个外形酷似UFO的设备“防爆激光雷达”,不仅造型炫酷,而且性能卓越,拥有着强悍的防爆性能和透波能力。它不仅经受了高温高湿和极端低温的严苛环境考核,还顺利通过了模拟爆炸情况下的强度考核。目前,该产品可同时满足在爆炸性气体(ⅡC级)与粉尘(ⅢC级)环境使用的防爆资格,并且满足IP67防护要求。该产品是2022年5月份启用的新防爆标准(GB/T 3836系列/2021)后,国内首款通过防爆资格认证的三维防爆激光雷达。

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图2 智兀科技防爆激光雷达

为了实现激光雷达的防爆性能,人们通常简单地将高厚度的钢化玻璃置于激光雷达传感器外围,从而将钢化玻璃的防爆能力赋予激光雷达传感器。然而,这样会增加激光雷达整体的重量,同时,高厚度的钢化玻璃大大降低了激光的透过率,从而使得激光雷达的可探测范围大大衰减。 

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图3 常用的钢化玻璃防爆方案

为解决上述难点痛点,智兀科技采用特种新型复合透明材料制作防爆雷达的防护外壳。该特种新型透明材料比常用的钢化玻璃、石英玻璃更薄、更轻、更透光,且具有极低的热膨胀系数、较高的耐热性、优良的抗冲击性能。此外,本产品的防爆层厚度仅为3 mm,对905 nm波长的激光透过率相比传统钢化玻璃方案提升3倍以上,最远探测距离可达上百米。同时,智兀科技经数千次的CAE仿真,对其防爆、密封底盘进行了专门的优化设计,使得其以不足1kg整体重量经受住了所有防爆测试。

除防爆性能测试之外,本款产品还经历过数十家终端客户多次的录包、建图、定位、导航等测试,均表现出优异的性能指标,在多项测试中与常规激光雷达性能相当。根据客户反馈情况,本款防爆激光雷达能够满足所有工况下的自动驾驶地图构建、避障导航等功能要求,是目前市面防爆激光雷达中性能最优的产品。

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图4 防爆激光雷达实地工作情况

目前,该款防爆激光雷达已经成功应用于中国兵器集团、中煤科工、中科院等企业单位,并且在2022年5月份携手国内头部激光雷达企业无人物流车亮相全球最大的工业展“德国汉诺威工业展览会”。

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图5 亮相德国汉诺威工业展览会

另外,该产品的机械性能也远高于普通产品,可以更好地保护激光雷达不受意外碰撞,从而可以广泛适用于各类安全等级要求较高的场景。例如在石油、化工等有爆炸性气体的环境中,该款防爆激光雷达仍然可以安全工作和稳定使用,为特殊场景下的巡检、运输、作业机器人保驾护航,推动国内的数千家油气田以及气站的智能化升级,助力中国智造和工业4.0的发展。

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图6 智兀科技相关知识产权和资格认证

哈尔滨智兀科技有限公司是由多位来自哈尔滨工业大学、新加坡国立大学的博士、硕士等研究人员联合创办的科技型企业。智兀科技,智兀谐音drive,旨在以科技驱动世界。该公司依托哈工大控制工程、工程学、仪器科学、材料学等双一流学科的深厚技术积累,聚焦于工业传感器、移动机器人、视觉+光学融合、人工智能等领域,智兀拥有强劲的研发攻关能力,目前拥有多项防爆激光雷达知识产权。除此以外,该公司立足光学和视觉打造智能型工业传感器,目前推出的还有在线浓度传感器、在线缺陷检测系统等一系列针对制造业自动化升级的科技型产品。



来源 : 传感器技术 ​ 发布时间 : 2022-08-19

王立军、周寿桓等20位专家受聘,苏州千亿级光子集群正式启动

今日,苏州高新区光子产业创新集群发展大会暨太湖光子中心发布活动在狮山国际会议中心举行。现场发布太湖光子中心总体概念及产业政策。



目前,苏州高新区已集聚光子领域国家级高新技术企业 142 家,下一步将以太湖科学城为主要承载基地,积极争创国家级创新中心、全国重点实验室等重大平台,聚焦高端激光智能制造、先进光子医疗器械、高性能光传感等重点领域,突出创新策源、产业赋能和公共服务等功能,积极引育更多全球顶尖人才、行业龙头企业,全力做强做优太湖光子中心,建设世界级光子创新中心,打造千亿级光子产业创新集群。


活动上,中国科学院院士郑有炓、王立军,中国工程院院士周寿桓、庄松林,澳大利亚技术科学及工程院院士吴鑫华等 20 位专家获聘苏州高新区光子产业创新集群首批专家顾问。


苏州半导体激光创新研究院同步启用,由苏州长光华芯光电技术股份有限公司与苏州高新区联合共建,致力于引育半导体激光领域的高层次人才和产业化项目。


太湖光子产业投资基金,先进激光创新中心等院所平台、高功率飞秒激光器等科技项目现场签约。基金由苏州高新区管委会、苏州创新投资集团、华泰紫金投资和苏州长光华芯共同发起,总规模 100 亿元,首期 10 亿元,重点围绕光电子产业进行投资布局,助力建设太湖光子中心、打造中国光子产业科创新高地。


来源 : 光纤激光 发布时间 : 2022-08-18

卫星激光通信产业新秀“氦星光联”完成Pre-A轮融资

卫星激光通信设备研制商「氦星光联」(HiStarlink)宣布完成Pre-A轮融资,此次融资距离天使轮系列融资仅6个月。Pre-A轮由中关村发展前沿基金领投,老股东奇绩创坛和首业资本再次跟投。据公司透露,Pre A+轮也已接近尾声。

成立于2021年的「氦星光联」,是对标Starlink星上激光通信技术的民营企业,致力于低功耗、小型化星载激光通信终端以及地面通信接收系统的研制,主要产品矩阵涵盖了宇航级核心光电器件、超高速通信单板、激光通信终端以及地面信号收发超级终端系统。公司以对行业的深入理解以及持续创新来解决卫星互联网中,高成本、低速率、高延迟的通信痛点,目前已在深圳、上海、北京等多地布局,建成数千平研发中心和实验室,并正在筹建激光通信终端智能工厂。


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图片来源:NASA

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卫星激光通信的优与劣


随着数以万计的卫星将被送入太空,空间激光通信技术的需求日益迫切。相较于传统卫星微波通信技术,卫星激光通信技术具有通信容量大、速率高、功耗低、抗干扰能力强的优势。激光的频率比微波高3~4个数量级,更宽的频段使得激光通信在短时间内可传输大量数据。同时,激光通信的速率能达到甚至超过10Gbit/s,并在传输过程中能量集中,不易分散,功耗也比微波低激光的束散角极窄,不易被侦收和干扰。凭借其速率高、体积小、质量轻和功耗低的优势,成为卫星间高速通信不可或缺的有效手段,特别在微小卫星应用场合,更能体现激光通信的优势。

中发前沿基金投资总监张家炜表示,卫星互联网的建设从功能发展上看,动力、存算、通信要先行。就通信方面,不依赖频率资源的高速、高通量、高可靠的激光通信路径已然清晰,与微波通信互补并存。

优势之外,激光通信也具有一定劣势,尤其是在空地通信方面,地球的大气层和云带来了很大的挑战。由大气层的气候条件、空间环境温度变化、太阳等背景光的因素带来的外部干扰,以及平台振动和相对运动的影响,卫星激光通信的稳定性仍有较大提升的空间。由于激光波束很窄,当对地通信受到恶劣天气的干扰时,必须有替代调整方案,激光信号转由其他地方的接收器来接收。


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图片来源:空客

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各国角逐卫星激光通信大市场


通信,是一个国家的根本战略需求。尤其是在国家安全领域,通信对情报的传递有重要的意义。

千域空天创始人蓝天翼发现,在2022年8月初,一名乌克兰的用户使用Starlink终端进行测试,其IP地址却显示在西雅图,有可能是星间激光通信链路已经生效。在8800km的距离,能做到200ms的延迟,非常具有实用价值。有了星间激光通信,俄乌区域的信息战与情报战就有了全新的态势。

当前,美国、欧洲、日本等均在加速卫星激光通信技术的研发。

自20世纪80年代中期开始,欧洲便开始研究卫星激光通信技术,是全球卫星激光通信技术发展最快的地区。欧洲已经实现全球首次星间激光通信技术、相干激光通信技术验证,拥有全球最高的已验证星间激光通信速率。星地激光通信方面,欧洲成功验证地月激光通信、低轨卫星与地面激光通信。除瑞士、德国等欧洲国家外,美国与日本也有非常雄厚的研发基础。

2021年12月,NASA开始试验其第一个双向激光通信中继演示,该系统耗资3.2亿美元,数据传输速率比传统的射频通信系统快10~100倍,国际空间站是实验阶段后的首个操作用户,预计传输速率可达1.2Gbps。美国太空发展局也在2021年发射4颗“下一代太空体系架构”关键技术验证卫星,验证星间及卫星与无人机之间的激光通信技术。据NASA预计,到2030年,光通信技术将成为空间通信网络的主流。该激光通信网络可以在各相关方之间无缝运行,最终大大提高卫星通信的效率,并降低通信的成本。

搭载在卫星上的激光通信系统,是卫星星座各个卫星节点间的激光链路的根基。近年来,典型微小卫星激光通信系统包括美国的OCSD和CLICK、日本的VSOTA和FITSAT和国内的行云T5。此外,商业化终端也正在形成,包括瑞士的OPTEL-μ、德国的Mynaric CONDOR 和SA photonics Nexus等。氦星光联也将发力商业化终端市场。

根据2022年2月NSR公司发布的第四份光卫星通信报告。2031年,卫星光通信设备市场将达到20亿美元,主要服务于各种卫星星座的建设。行业将以47%的复合年增长率来加速增长,预计未来10年对激光通信终端设备的需求可能达到6000多台。目前,国内外的通信卫星星座主要包括中国航天科技集团“鸿雁”星座(300 颗)、中国航天科工集团“ 虹云” 星座( 156 颗) 和“ 行云” 星座( 80 颗) 、 中国电子科技集团“ 天地一体化”( 80 颗 ) 、国 外 “ Kuiper” 星 座 ( 3236 颗 ) , “Telesat”星座(298 颗),“Starlink”网络(1.2 万颗)等星座。这些星座大都由低轨道微小卫星组成,并将激光通信列为其骨干传输链路方式之一。

氦星光联的潜在竞品有限,例如德国的Mynaric公司。该公司提供了Condor的光学星间链路的星载终端,以及可用于飞机进行空对空或空对地数据链路的名为Hawk的机载终端。OISL可以通过红外激光连接卫星、高空飞机、无人机和地面系统等,其中Condor MK3型终端在太空中可以提供高达100Gbps的传输速率,传输距离可达5000千米。

据Mynaric称,目前光通信市场的潜在总额只有8亿美元,而到2030年可能增长到超过100亿美元,最终可能将超过200亿美元。据市场研究机构NSR预计,到2031年,卫星光通信设备的销售将达到20亿美元。


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图片来源:欧洲航天局

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月球探索与深空计划


围绕地球的星间与星地通信,只是空间激光通信的一部分。面向广阔的星辰大海,月球探索与深空计划,才是人类未来的核心目标。由于现代的太空探测的任务更加复杂,有更多的数据要收集和传送,因此需要更高带宽的传输技术,而光通信可以满足要求。

月球探索是走向深空的第一步,目前地月之间采用的微波通信速率只有2-20Mbps,无法满足38万公里的高速通信需求,因此最好采用激光+微波通信结合的方式。可以考虑在月球和地球同步轨道通信卫星之间采用高速率的激光通信。在同步轨道通信卫星到地面之间仍然采用高速的微波通信。在深空探索领域,NASA计划使用双向激光通信中继来模拟深空探测的光通信,未来将用于小行星带探测器与地球的通信。当然,深空探测会带来独特的技术挑战。例如随着通信距离的增加,激光信号可能会快速损耗,如何进行激光光束的精准瞄准也是一个严峻的问题。因为激光束十分狭窄,信号指向必须跨越数百万千米的距离,精确对准目标接收站的位置,这将是一个巨大的挑战。




来源 : 36氪 发布时间 : 2022-08-17

锂电技术+制造工艺进阶,激光企业如何应对

激光技术具有高效精密、灵活、可靠稳定、焊材损耗小、自动化和安全程度高 等特点被充分应用于锂电池切割、清洗、焊接、打码等工序中。根据激光制造网官方微信公众号信息,在国家政策的大力支持及新能源汽车推广应用进程加快的带动 下,中国车用动力电池需求大幅增长。新能源汽车电池、电机、电控三大核心零部 件中,核心部件动力锂电池在整车成本中所占比例高,也直接决定整车续航里程。


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锂电池的生产制造是由一道道工序连接而成,其生产过程主要分为极片制造、电芯 制作以及电池组装三部分。锂电池质量直接决定新能源汽车的性能,因此对其制造工序有着极高的精度要求。

激光技术作为先进的“光”制造工具,以其高效精密、灵 活、可靠稳定、焊材损耗小、自动化和安全程度高等特点,被应用于动力锂电池部件加工的切割、清洗、焊接和打码等工序中。

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激光焊接:

工艺壁垒较高,大圆柱等新电池技术拉动焊接量上行

1.1 原理:
保障电池安全性,焊接质量取决于激光器能量控制与过程工艺参数

激光焊接具有熔深深、速度快、变形小等诸多优点,可大幅提升动力电池的安 全性。根据联赢激光招股说明书,激光焊接作为一种现代焊接技术,具有熔深深、 速度快、变形小、对焊接环境要求不高、功率密度大、不受磁场的影响、不局限于 导电材料、不需要真空的工作条件并且焊接过程中不产生 X 射线等优势,被广泛应 用于高端精密制造领域,尤其是新能源汽车及动力电池行业。动力电池焊接部位 多、难度大、精度要求高,动力电池厂商对电池生产设备的自动化、安全性、精密 性、加工效率的要求也高。激光焊接技术独特的优势可大幅提升电池的安全性、可 靠性、一致性,降低成本,延长使用寿命,成为了动力电池厂商最优的选择。性、 可靠性、一致性,降低成本,延长使用寿命,成为了动力电池厂商最优的选择。

决定激光焊接质量的主要核心要素为激光器能量控制及焊接工艺技术。①激光器能量控制:根据联赢激光招股说明书,由于被焊接的材料对不同波 长激光的吸收率不同(可以从 5%到 50%不等),激光器选择不同,焊接效果完全不 同。为了对焊件输出统一、稳定的焊接激光束,就需要激光输出功率具有良好的一 致性或者能够精确控制激光输出功率,功率过低会导致焊接熔融不足而影响焊接质 量,功率过高或上下波动会导致飞溅、气孔等不良效果。因此,激光器能量的控制就成为激光焊接最为关键的技术之一。

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②焊接工艺技术:根据联赢激光招股说明书,激光与物质的作用过程较为复 杂,激光焊接效果与激光波长、功率密度大小、焊接时间、焊接头角度、焦点距 离、焊件对激光的吸收率及清洁程度、焊件的厚度及导热性能、保护气体类型及流 量等数十种因素有关。因此,激光焊接工艺技术也是影响焊接质量关键的因素之 一,需要激光焊接工艺技术人员不断摸索总结,长时间实验积累才能够获得良好的 焊接效果。

按照工作原理焊接可分为五种类型,根据不同的应用要求选取不同的焊接方 式,以达到最佳效果。根据联赢激光招股说明书,根据工作原理的不同,适配不同 的加工场景,激光焊接可分为热传导焊、深熔焊、复合焊接、激光钎焊和激光传导 焊接五种。根据不同的客户、不同的加工应用场景,选取合适的焊接方式,以达到 最佳的焊接效果。

1.2 应用现状:
电芯制造、PACK 焊接价值量约 1000-3000 万/GWh

在动力电池的生产中使用激光焊接的环节在电芯制造环节与电池 PACK 环节。根据联赢激光官网信息,在动力电池的生产中,使用激光焊接的环节主要包括:①中道工艺:极耳的焊接(包括预焊接)、极带的点焊接、电芯入壳的预焊、外 壳顶盖密封焊接、注液口密封焊接等;②后道工艺:包括电池 PACK 模组时的连接 片焊接,以及模组后的盖板上的防爆阀焊接等。

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前激光焊价值量约为 1000-3000 万元/GWh。根据联赢激光招股说明书,激光焊 接设备在动力电池厂商投入中约占比 5-15%,根据高工锂电官网信息,按照动力电 池单 GWh 设备投资额约为 2 亿元测算,目前动力电池激光焊接设备单 GWh 投入在 1000 万元至 3000 万元。

1.3 需求:
全球“缺芯”下半导体厂扩大资本开支,设备景气度持续上行

4680 大圆柱对激光工艺要求更高,且相比方形电池、小圆柱电池焊接量有望 上行。1)4680 电池对激光工艺求要求更高,极耳形态不受控制是工艺难点。根据华 经产业研究院官网信息,4680 电池采用全极耳工艺,打破了传统电池一正一负两个 极耳的模式,其工艺难点在于极耳形态不受控,易发生短路,制造时两段封闭,电 解液渗入阻碍大,并且多极耳很难折叠整齐,对激光工艺要求更高。2)4680 大圆柱电池激光焊接相比方形电池、小圆柱电池分别在焊接工序、所 需焊接设备上有所增加。根据华经产业研究院官网信息,1)相比方形电池,大圆 柱的全极耳所需的面焊,其激光焊接工序从 5 道增加至 7 道;2)从小圆柱电池看, 单 GWh 相较于 18650 和 21700 电池产线增加 5 台焊接设备。结合上述情况,我们 认为,4680 大圆柱的激光焊接需求相比方形电池、小圆柱电池有望增长。

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其他焊接环节技术:解决异种金属焊接问题,比如电池 PACK 中汇流排焊接有 望替代为激光焊接,我们判断,随着激光焊接工艺不断上行,激光焊接渗透率有望 上行。以方形电池后道模组/PACK 中汇流排焊接存在的 Al/Cu 异质金属焊接为例:①Al、Cu 对光吸收率低,且容易产生高脆性金属化合物是 Al/Cu 难点:根据 《汽车电池模组件 Al/Cu 异种金属激光焊接技术新进展》,由于 Al 和 Cu 的材料物理 性能迥异,Al/Cu 异种金属激光焊接具有若干挑战性的限制。一个主要是在 1um 的 激光波长下 Al 的吸收率低,而 Cu 的吸收率更低;另一个挑战来自 Al-Cu 合金的冶 金性能,即高脆性的金属化合物可能导致裂纹的形成。可能形成Cu含量为50%-80% 的金属间化合物相。

汇流排焊接目前激光焊接仍无法解决脆性化合物问题,但激光焊接为大概率方 向。根据联赢激光官网,由于铜和铝之间采用激光焊接后易形成脆性化合物,无法 满足使用要求,通常采用超声波焊接外,铜和铜、铝和铝一般均采用激光焊接。同 时,由于铜和铝传热均很快,且对激光反射率高,连接片厚度相对较大,因此需要 采用较高功率的激光器才能够实现焊接。通过九种不同参数及方法的调整实验,其 中 7 种有不同增益,我们认为,随着未来激光工艺的不断进步,汇流排 Al/Cu 激光 焊接存在问题有望得到解决,激光焊接为大概率方向。

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激光切割:

极片激光切割替代加速,高倍率电池推动极耳/极片切割量提升

2.1 优势:
较模切具精确度更高、运营成本较低等优势,助力电池生 产提效降本

激光切割技术可应用于锂电池制造过程中的极耳切割成型、极片分切以及隔膜 分切等工序,相比模切,激光切割具有精确度更高、运营成本较低等优势,有助于 电池生产提效降本。根据维科网锂电官方微信公众号信息,传统模切会不可避免地 出现磨损,粉尘掉落并产生毛刺,进而引起电池过热、短路、甚至爆炸等各类危险 问题。为了避免锂电池加工品质不佳造成的危险,使用激光进行切割更适合。与传 统的机械切割相比,激光切割拥有无物理磨损、切割形状灵活、边缘质量控制、精 确性更高和运营成本较低等优势,有利于降低制造成本、提高生产效率、大幅缩短 新产品模切周期。

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2.2 极耳切割:
激光切割为主流技术,放卷速度与张力控制是竞争要点

激光极耳成型是目前主流技术,工艺参数、控制系统、切割工位设计决定切割 的速度和质量。根据利元亨官网信息,传统上极耳成型主要使用机械模切工艺。机 械模切工艺有模具损耗快、换模时间长、灵活性差和生产效率低等局限性,已经越 来越不能满足锂电池制造的发展要求。由于激光切割技术的诸多优点,随着高功 率、高光束质量纳秒激光器、单模连续光纤技术的成熟,目前激光极耳切割逐渐成 为极耳成型技术的主流。稳定的放卷速度、张力及极片宽度方向位置控制,精确稳 定的放卷速度、张力和纠偏控制是实现高质量高速度极耳成型的基础。以海目星为例,根据维科号官网引用第二届新能源汽车及动力电池国际交流会 中海目星软件专家苗健烨的演讲内容,海目星拥有独家集成化张力技术,是由驱动 和反馈系统构成,整个反馈系统结合了整体带入实时的趋势,采用理论算法和实际 反馈闭环相结合的开发理念,将驱动性能和调解性能衔接为一体,张力波动可以控 制在 2%以内,以及多样切割兼容技术,可实现飞行切割一键换行,满足了客户定 制化的需求。

2.3 极片切割:
传统模切效率成产线提效瓶颈,MOPA 技术兼具成本与性能优势

圆盘分切和模切品质量不稳定;激光能量和切割移动速度是两个主要的工艺参 数。根据动力电池网信息,极片切割有圆盘分切和模切、激光切割三种方式,圆盘 分切和模切都存在刀具磨损问题,这容易引起工艺不稳定,导致极片裁切品质差, 引起电池性能下降;激光能量和切割移动速度是两个主要的工艺参数,对切割质量 影响巨大。当激光功率太低或者移动速度太快时,极片不能完全切开,而当功率太 高或移动速度太低时,激光对材料作用区域变大,切缝尺寸更大。

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MOPA 是一种激光调制技术,兼具高峰值功率和高光束质量的最优方式,杰普 特获宁德时代定点。根据高工锂电官网信息,目前杰普特特殊定制的极片切割脉冲 光纤激光器,产线切割效率可达 120m/min,切割毛刺小于 7μm,热影响区小于 50μm,也是市场唯一一款真正做到无毛刺无热影响的激光器,变频、变功率响应 时间最快<10μs,可有效减少拐角衔接处参数变化带来的质量问题。根据杰普特 《关于收到供应商定点通知的公告》,2022 年 3 月 22 日,杰普特公告收到宁德时代 定点通知,提供 MOPA 脉冲光纤激光器,应用于动力电池电芯制造的极片切割工 序。根据英诺激光招股说明书,MOPA 技术是将具有高光束质量的种子信号光和泵 浦光,通过一定的方式耦合进双包层光纤进行放大,从而实现对种子光源的高功率 放大;激光器的 MOPA 结构是解决超快激光兼具高峰值功率和高光束质量的最优方 式。

皮秒是长期最优选择,MOPA 是目前最具性价比选择。根据《锂离子动力电池 极片的激光切割分析》,除了脉宽外,重复频率、光束模式、激光波长也对切割质 量有影响。因此窄脉宽、高重复频率的皮秒激光器是切割铝箔和铜箔最理想的激光 器。但由于皮秒技术未完全成熟,价格还很高,难以工业推广。而脉宽相对“窄”的 MOPA 激光器价格低廉,切割的正极片也完全满足工业要求,是切割正极片性价比 最高的激光器,随着其脉宽的减少和频率的增加,其应用前景会越来越好。

2.4 隔膜切割:
隔膜激光切割仍在布局阶段,热影响控制是难点

隔膜切割目前以刀具切割为主,目前已有两项激光切割技术专利。根据专利之 星检索系统信息:①专利一:根据《一种隔膜激光切割机》专利内容,隔膜的切 割通常以钢材质隔膜切刀进行切割。采用隔膜切刀切割,结构稳定性较差,切刀需 要定期更换,隔膜切口处的效果不好,容易起毛刺或卷翘,结构复杂,不便调试和 维护。通过激光切割可解决以上问题;②专利二:根据《锂电池隔膜生产用激光 切割设备》专利内容,通过激光切割组件切割由翻转辊交替切换两个隔膜卷曲组件 卷绕的隔膜,实现了自动化均匀切割隔膜的功能,避免了切割过程中的脱粉、挑 丝、碎膜以及切不断的现象,便于在批量生产线中实用。

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热影响控制仍是难点,紫外激光存在替代传统模切可能。根据存能电气官网信 息,锂离子电池隔膜 PP 膜与 PE 膜两者的熔点不同,PE 隔膜在 130℃左右,PP 隔膜 在 160℃左右。根据英诺激光招股说明书,在薄膜非金属材料加工等领域,高能量 的紫外光子直接破坏非金属材料表面的分子键,使分子脱离物体,这种方式不会产 生高热量反应,因此通常被称为“冷加工”,紫外激光机在微加工领域具有不可替代 的优势。我们判断,在目前仍是模切为主的隔膜切割环节,由于隔膜较低的熔点导 致激光切割热影响控制仍是难点,紫外激光以“冷加工”的优势存在替代传统模切可能。

2.5 叠片工艺技术:
有望带来激光切割需求增加

方形叠片工艺中激光极耳、极片切割需求有望增加。根据格普瑞电池官网信 息,方形叠片法由于各个正负极片之间互相隔绝,所以每个极片都要安装一个极 耳,然后分别焊接在一起,形成最终的正负极,但卷绕法为了减少工序,只会隔几 层才安装一个极耳,总数通常只有前者的一半。基于以上情况,我们判断,叠片工 艺相比卷绕工艺,极耳数量增加一倍,叠片工艺下极耳切割需求量预计上行,同时 叠片工艺需要多次裁切正负极片(热复合技术工艺),极片切割需求也会有所增 加。

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其他应用:

激光清洗、激光打标

3.1 激光清洗:
避免清洗损伤等问题,提升电池制造工艺水平

极片涂覆前激光清洗可以有效避免原湿式乙醇清洗造成的损伤;电池焊接前激 光清洗采用脉冲激光使基底受热震动膨胀令污染物克服表面吸附力脱离基底达到去 污的作用;电池组装过程中激光清洗可对绝缘板、端板进行激光清洗,清洁电芯表 面脏污,粗化电芯表面,提高贴胶或涂胶的附着力。根据 C114 通信网官网信息:极片涂覆前:锂电池的正负极片是在金属薄带上涂覆锂电池正负极材料而成, 金属薄带在涂覆电极材料时,需要对金属薄带进行清洗,金属薄带一般为铝薄或铜 薄,原来的湿式乙醇清洗,容易对锂电池其他部件造成损伤。激光干式清洗机能够有效解决以上问题。

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电池焊接前:根据 C114 通信网官网信息,采用脉冲激光直接辐射去污,使其 表面温度升高而发生热膨胀,热膨胀使污染物或者基底振动,从而使污染物克服表 面吸附力脱离基底表面从而达到去除物体表面污渍的目的。这种方式可以有效地去 除电芯极柱端面的污物、粉尘等,为电池焊接提前做准备,以减少焊接的不良品。电池组装过程中:根据 C114 通信网官网信息,为了防止锂电池发生安全事 故,一般需要对锂电池电芯进行外贴胶处理,以起到绝缘的作用,防止短路的发生 以及保护线路、防止刮伤。对绝缘板、端板进行激光清洗,清洁电芯表面脏污,粗 化电芯表面,提高贴胶或涂胶的附着力,且清洗后不会产生有害污染物,属于环保 的绿色清洗方法,这在全球高度关注环保的情况下越发显出它的重要性。

3.2 激光打标:
为动力电池提供更高效安全的信息追踪可能

传统打标技术缺点明显。根据奇铭激光科技官网信息,传统的打标技术有几 种,分别是喷墨打标、钢针雕刻打标、贴纸标识等,但这些方式都有对应的工艺缺 陷,例如喷墨打标需要耗材,喷后墨水没干进行其他工序会有掉色可能等;钢针雕 刻速度较慢加工效率低等,由此应运而生的新型技术便是激光打标技术。

安全性上均有不同程度提升。根据楚天中谷联创官网信息,为更好的把控产品 品质,追溯锂电池的全程生产信息,包括原料信息、生产过程和工艺、产品批次、 生产厂家及日期等,需要将关键信息存储在二维码内并在电池上进行标识。传统的 油墨喷打码技术存在易摩擦,长时间容易缺失信息等问题,而激光打标具有永久性 强、防伪性高、精度高、耐磨性强、安全可靠等特点,可以为产品品质追踪提供最佳的解决方案。

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重点公司分析

4.1 先导智能:
全道整线方案供应商,具备海内外客户激光设备切入的先发优势

先导智能是全道整线方案供应商,具备海内外客户激光设备切入的先发优势。根据先导智能 2021 年年报信息,公司致力于成为全球领先的智能制造整体解决方 案服务商,打造世界级创新型企业。提供涵盖方壳电池、圆柱电池、软包电池、固 态电池等各类电池类型在内的锂电池智造整线解决方案。公司是国内装备企业中最 早进行国际化布局的公司之一,目前已在美国、德国、瑞典、日韩等地设立分/子 公司。目前公司所产设备已远销欧洲、美国和日韩等地,将进一步规划全球化研发 中心和生产制造基地,不断加强海外市场的开拓工作。我们认为,公司是全道整线方案供应商,具备海内外客户激光设备切入的先发优势。公司在多行业拥有多种激光技术能力及锂电激光设备储备。根据先导智能 2021 年年报信息,激光精密加工装备已应用于消费电子、显示面板、半导体、汽 车、锂电、光伏等行业,提供激光精细微加工、相关联行业的测量和自动化智能车 间解决方案。包括激光切割、激光焊接、激光打标、激光蚀刻、激光开孔等智能装 备和整线服务。拥有激光极耳成型机及激光模切分切一体机设备储备。

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4.2 海目星:
极耳切绝对龙头,装配焊接段、极片切割有望突破

在技术储备上,海目星致力于提高极耳切与装配线效率,同时延伸至叠片技 术,极片切割激光研究等,随着产品性能增强与类型增多,未来有望获取更多的订 单红利。

1)现有产品:公司致力提升极耳激光切与动力电池装配效率。根据公司 2020 年年报内容:①公司动力电池集群式智能装配关键技术研发项目已进入产业化实 施阶段,拟将整线产能从 20PPM 提升至 50PPM 以上。②公司超高速极耳激光切进入产业化实施阶段,拟达到目标为开发出 超高速激光切割技术,激光切割速度达到 120m/min。2)产品拓展:公司向叠片、激光极片切割等工艺探索、拓展,有望获取更多 订单红利。根据公司 2020 年年报内容:①公司极片高速激光切裁叠关键技术研究 项目的目标是将激光切割、裁切、叠片以及热复合技术进行整合,目前已进入产业化实施阶段。如海目星切叠一体机的终极目标速度为 500-600 片/分钟,占地面 积要接近现有的卷绕工艺,综合成本优于现有工艺;②公司锂电池电芯极片 200 米 高速切割技术研发项目正在开发,可使激光制片速度达到 200m/min,制造成本降 低约 30%,目前行业技术水平最高可达 120m/min。我们认为,随着公司产品系列 的不断拓展,未来在锂电制造关键工艺中涉及的设备种类有望增加,获取更多订单红利。

海目星积累大量优质客户,极片激光切割设备成熟后有望快速切入。根据公司 《2021 年年度报告》,在动力电池领域,公司作为国内重要的动力电池设备供应 商,自成立以来就定位于服务下游各应用场景的龙头企业,专注于优势产品的推 广,并不断巩固产品领先性。经过不懈努力,公司客户包括宁德时代、特斯拉、中 创新航、蜂巢能源、力神、长城汽车、瑞浦能源、亿纬锂能、欣旺达等国内、国际 主流动力电池企业保持着良好的合作关系,在动力电池设备行业积累了丰富的经 验。我们认为,公司积累了大量国内外优质客户,在极片激光切割设备成熟后有望 快速切入。

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4.3 联赢激光:
专注动力电池焊接领域,拥有强激光焊接技术壁垒

联赢激光专注动力电池焊接领域,行业龙头客户对其产品技术高度认可。根据 联赢激光《2021 年年度报告》,公司是国内领先的精密激光焊接设备及自动化解决 方案供应商,专业从事精密激光焊接机及激光焊接自动化成套设备的研发、生产、 销售。公司在对激光焊接质量要求极高的动力电池领域的市场地位尤为突出,根据 高工产研锂电研究所(GGII) 统计的 2021 年动力电池装机量前十名企业均采用过 公司的产品与服务,体现了行业龙头客户对公司产品及技术的高度认可。联赢激光拥有强激光焊接领域研发及技术优势。根据联赢激光《2021 年年度 报告》优势主要体现在两方面:①技术研发优势:公司副董事长、研发负责人牛 增强博士长期从事各种激光电源及控制系统的研究工作,拥有深厚的学术背景及研 发经验。公司先后与深圳大学、华南师范大学、香港理工大学、华南理工大学等、 华中科技大学、哈尔滨工业大学、中科院半导体研究所等高校及研究所合作进行技 术研发。在激光器、自动化控制、焊接工艺等领域研发成果颇丰,截至 2021 年 12 月 31 日,公司已经获得专利 208 项,其中发明专利 20 项,另外还拥有软件著作权 193 项;②解决问题能力:对于各种焊接材料如:钢铁、不锈钢、铜、铝、锡、 金、银、塑料等均有系统的工艺数据积累,且长期的客户服务使公司对下游客户所 处行业有着较为深刻的理解,可以快速专业地为客户提供定制化的行业解决方案。

4.4 赢合科技:
聚焦核心锂电中道设备,已获国内外一线客户认可

赢合科技聚焦核心锂电中道设备,已获得国内外一线客户的认可。根据公司 2021 年年度报告,公司锂电池自动化装备广泛应用于锂电池生产的前中段主要工 序。通过持续研发和创新,公司的涂布机、辊压机、分切机、制片机、卷绕机、叠 片机、组装线等系列核心设备的技术性能行业领先,已获得国内外一线客户的认 可。在 2021 年度,公司收获了来自宁德时代、比亚迪、蜂巢能源、亿纬锂能、欣 旺达、珠海冠宇、LG 能源、ACC、宝马等国内外一线客户的锂电设备订单。

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赢合科技拥有激光模切机等产品储备,推出一出六激光模切一体机。根据公司 2021 年年度报告,激光模切机等产品的效率和性能均达到行业领先水平,并在此基 础上成功推出了涂布辊压分条一体机、激光模切卷绕一体机、激光模切叠片一体机 等产品。公司在 2021 年推出的一出六激光模切分切一体机设备,可适应 150mm800mm 极片宽度,稳定运行线速度达 80m/min,激光切割毛刺和极片分切毛刺均得 到较大改善,远优于同行一出二或一出四设备,设备集成化程度高,减少了工序的 流转,间接提高了客户材料的利用率。

4.5 利元亨:
重视激光技术研发,不断增加激光技术应用场景

利元亨重视激光技术的研发,不断增加激光技术的应用场景。根据利元亨 《2021 年年度报告》,公司是国内锂电池制造装备行业领先企业之一,已与新能源 科技、宁德时代、比亚迪、蜂巢能源、欣旺达等知名厂商建立了长期稳定的合作关 系,并积极布局海外业务,获得包括北美、德国和韩国等国外一线客户的锂电设备 订单。且持续研发激光控制、激光焊接、激光切割、激光清洗技术,增加激光技术 应用场景,而且“锂电池激光焊接关键技术研究及产业化应用”经广东省机械工程学 会鉴定为“国际先进水平” 利元亨在激光切割中拥有激光模切分条一体机、激光极耳分切一体机等产品储 备。根据公司官网,公司拥有激光模切分条一体机、激光极耳分切一体机等激光产 品储备,激光极耳分切一体机已达到 120m/min 生产速度,切割毛刺最大 7um。激 光模切分条一体机已达到 12000mm 超宽兼容,±1.5mm 精度,热影响区小于 70um,纵向毛刺小于 15um。

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在激光焊接中拥有圆柱电池焊接机,刀片电池焊接机等激光焊接设备储备。根 据公司官网信息,刀片电池焊接机使用公司自主研发的 POS 激光焊接技术,以及三 维激光数控运动控制技术,结合可调节环形光斑模式激光器输出光斑,最大有效焊 接速度可达 300mm/s。帮助锂电池企业提升产品性能和降低成本。圆柱电池焊接机 可实现圆柱电池顶盖封口焊接、电池极耳焊接、圆柱电池侧缝焊接等焊接工艺环 节。

4.6 杰普特:
MOPA 激光器领域国产龙头,已实现极片无毛刺切割效果

杰普特是中国首家商业化批量生产 MOPA 脉冲光纤激光器的厂商。根据公司 《2021 年年度报告》,经过十余年的科研积累和业务发展,公司搭建了国际化的研 发营销平台,积累了丰富的专利技术、研发经验和客户资源,赢得了一定的市场占 有率和品牌知名度,成为中国首家商业化批量生产 MOPA 脉冲光纤激光器的厂商。MOPA 激光器优势明显,公司产品已适用于电芯制造极片。根据高工锂电官网 信息,公司 MOPA 脉冲光纤激光器产品具有脉宽可调、频率范围广、响应速度快、 首脉冲可用、全温度范围内输出功率波动小、体积小、噪声低等特点。产品脉冲频 率和脉冲宽度独立可控,通过两项激光参数调整搭配,可实现恒定的高峰值功率输 出。在动力电池领域,杰普特通过配套赢合科技、大族激光、联赢激光、光大激光 等知名激光装备制造商,已成功进入到动力电池头部企业供应链中。2021 年荣获在 国家级专精特新“小巨人”企业称号,紧跟客户需求,为新能源领域研发出适用于动力电池电芯制造的极片切割的 MOPA 脉冲激光器。根据公司《关于收到供应商定点 通知的公告》,2022 年 3 月 22 日,公司被选定为宁德时代的供应商,为宁德时代 提供 MOPA 脉冲光纤激光器,应用于动力电池电芯制造的极片切割工序。



来源 : 未来智库 发布时间 : 2022-08-11

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