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这位中国专家曾首次研制“纳米牛” 超快激光微纳加工进入新时代

19年前的“纳米牛”事件犹如一个按键,一经按下就开启了激光微纳加工飞速发展的历程。


自那之后,超快激光与微纳加工技术发展就逐渐成为激光加工的热门方向。超快激光能实现前所未有的极端与精密制造效果,大大拓展了激光加工的潜力和应用范围,尤其是近年来以数百飞秒至亚皮秒脉冲宽度、数百千赫兹至兆赫兹高重复频率以及数十瓦乃至上百瓦高平均功率为典型特征的新一代超快激光发展迅速,有望解决加工质量、加工精度与加工效率之间的固有矛盾,迎来新的学术研究和发展机遇。

激光微纳加工技术的雏形


2001年,发表在《自然》杂志的一篇论文称,日本大阪大学Kawata、华人科学家孙洪波等人使用激光技术,用合成树脂制成了世界上最小的牛。此研究成果的发布,在科学界引起了轰动。

一个大小相当于红血球的牛在科学家手中诞生了,它体长只有10微米,高7微米(1微米等于千分之一毫米)。 

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“纳米牛”结构图


该研究首次采用飞秒激光直写技术,成功突破了光学衍射极限的限制,利用波长为780纳米的飞秒激光制备出了三维立体的微结构——“纳米牛”。该结构取得了120纳米的加工分辨率。

主导此项研究的超精细激光加工领域的国际知名学者、如今是清华大学精密仪器系教授的孙洪波在当时介绍媒体采访时颇有诗情地说,“我们希望,这个牛能拉着装有药物的车,在血管中运动”。

那么,为什么要雕塑出一个牛呢?据研究人员介绍,这是因为牛有很尖的尖角,周身既有平滑部分,又有弯度很大的部分,对制作技术提出了挑战,能完美造出“纳米牛”,也就能造出各样的纳米机器。

与此同时,该研究团队还成功制备出了全世界最小的弹簧系统,这使得飞秒激光微纳加工技术真正进入了纳米器件的制备领域。飞秒激光微纳加工技术的出现,使得复杂微纳器件的制备成为了可能。

对此,吉林大学陈岐岱教授曾在接受《激光制造商情》采访时表示:飞秒激光微纳制备技术最早出现于20世纪90年代中期,当时只能做一些简单打点、划线工艺。其精度只可以实现数百纳米的范围,后来比较关键的事件是2001年孙洪波教授发表了“纳米牛”的工作,它涉及到飞秒激光微纳加工,是采用飞秒激光在聚合物材料制作的。这一研究极大地推动了超快激光维纳加工的研究进程。

孙洪波教授研究“纳米牛”的工作引起了国内外广泛关注,自此之后许多科研人员在飞秒激光双光子聚合方面做了大量工作,例如利用飞秒激光制作各种各样的3D晶片、3D造型,纳米尺度的复杂结构,还包括各高校研究机构做的各种仿生结构、生物光子学器件、微流控芯片、三维金属部件等。
 

根据荷叶疏水属性可用飞秒激光制备仿生疏水材料表面,是近年研究一个热点

超快激光微纳加工成为时代“新宠”


超快激光微纳加工是一种超精细特种制造技术,可以加工特种材料,实现特殊结构和特定的光、电、机械等性能。该技术虽然可以不再依赖材料来制造工具,拓宽了被加工材料种类,而且无磨损可变形等优点。同时也存在能量投送与利用效率、激光功率与吸收波长选择、投送的空间精度、工具造型、加工效率与精度等方面的问题有待解决与提升。

近年来,超快激光技术发展极为迅速,随着高功率皮秒、飞秒激光和光纤超快激光技术的突破和商业化,超快激光已经从实验室走向实际工业生产应用,成为学术界和激光应用行业的热门方向。同时,也受到各国的重视,成为时代“新宠”。
 

飞秒激光直写技术制造微米尺度牛

超快激光能解决许多常规方法难以达到的高、精、尖、硬、难等等加工问题,实现令人惊奇的加工能力、加工质量和加工效率,产生显著的经济和社会效益。

随着中国市场和科技的发展,超快激光在生物医疗、航空航天、精密机械、能源环境、通信存储、消费电子等领域有着更为宽广的应用范围,而这一市场也将不断扩大。

超快激光的应用前景巨大,可用于智能手机触摸屏切割、薄膜刻蚀、太阳能电池晶圆划片、电路板微钻孔等,以及在微纳结构、生物科研、医疗器具等等,一些应用已经在生产中大显神通,新的应用不断涌现,将持续提升微纳与精密加工制造技术的新高度。 


孙洪波教授演讲“超快激光与微纳制造”


随着智能化时代的来临,人们对材料的需求不断拓展,柔性材料、透明硬脆材料、复合材料等不断应用在人们的日常生活中。而在这一过程中,传统的加工模式已经不能满足当前科技的发展需求。在此条件下,如何为设备进行精准加工,成为当前科技产业亟待解决的问题!

10月13-14日在深圳国际会展中心(宝安新馆)举行的ALAT 2020中国超快激光微纳加工大会,我们特意邀请了超精细激光加工领域的国际知名学者,该领域标志性符号“纳米牛”的作者清华大学精密仪器系孙洪波教授来为您现场做技术报告,题目:《飞秒激光仿生制造人工肌肉骨骼系统》(拟)。
 
清华大学精密仪器系孙洪波教授

孙洪波在国外工作期间,由于他在微纳激光制造领域的开创性工作,日本科学技术振兴机构建立了以他姓氏命名的“孙”实验室。归国执教于吉林大学期间,他成为国家杰出青年基金获得者,在吉林大学建立了超快光电子学实验室,几年期间,研究水平迅速提升到国际前沿,为此,他于2010年获得中国光学学会颁发的“王大珩光学奖”,该奖由中国光学学会评定,每两年评审一次,每次授予1-2人。

有着辉煌学术经历的他,如今是长江学者特聘教授、国家杰出青年基金获得者,中组部万人计划学者、全国百篇优秀博士论文指导教师, IEEE, OSA, SPIE Fellow。研究方向为微纳光学工程,具体从事基于超快光谱技术的光电、电光转换机理和基于光与物质非线性相互作用的微纳加工技术及其应用研究。围绕这一研究内容,发表SCI论文400余篇,被SCI论文引用15000余次,H因子60;研究结果被Nature、Science和Laser Focus World 等杂志专题介绍100余篇次,150余次国际会议邀请报告。目前任Light Science &Applications (Nature Publishing Group)杂志执行主编,Optics Letters和Nanoscale等等十余个国内外杂志编委或顾问编委,任中国光学学会微纳光学专业委员会主任、 国务院学位委员会学科评议组成员、自然科学基金重大项目负责人。
 
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来源 : 激光制造网 发布时间 : 2020-10-06

广东给激光与增材制造产业定下了1800亿的小目标

9月28日,广东发布《广东省培育激光与增材制造战略性新兴产业集群行动计划(2021-2025年)》。该行动计划有何亮点?未来将会给行业带来怎样的新趋势?以下是主要内容的梳理。


【现状】

全国最大激光与增材制造产业集聚区

广东省是国内最大的激光与增材制造产业集聚区,2019年全省产业规模和企业数量均占全国30%以上,有效专利量4.4万件,约占全国17%,列国内首位。

广东省相关企业营收超900亿元,拥有10余家上市企业,年营收超1亿元的企业90余家、超1000万元的企业1000余家。

此外,广东省在高端装备制造发展基础、资源、技术等领域均处于全国前列,并在激光与增材制造的技术攻关、产业孵化等方面做了前瞻性布局,产业基础具有全国领先优势。

产品应用前景广阔,中小功率光纤激光器、激光打标机、激光焊接机、桌面级增材制造设备等产品产量居全球前列,与汽车、模具、核电、船舶等传统产业及新一代信息技术、智能机器人、医疗健康等新兴产业结合日益加深,为产业发展提供了良好的外部机遇

现如今广东省产业链各环节不断完善,初步形成激光与增材制造材料、扫描振镜、激光器、整机装备、应用开发、公共服务平台等协同发展的产业链,整个产业已成为驱动广东省迈向“制造强省”的核心动力源泉。


【目标】

形成具有国际竞争力的激光与增材制造产业集群

到2025年,广东激光与增材制造产业规模与创新能力将迈上新台阶,取得一批重大标志性成果,培育一批具有全球影响力的龙头骨干企业,打造创新引领、结构优化的生态体系,稳步提升在全球产业链、价值链中的地位,逐步形成具有国际竞争力的激光与增材制造产业集群。

(一)产业规模保持全国领先。产业不断发展壮大,企业国际竞争力和影响力全面提升。到2025年,产业规模保持在全国领先,年营收超1800亿元,年均增长超15%;累计培育拥有自主知识产权、年营收超50亿元的龙头骨干企业5家以上,超10亿元企业30家以上。

(二)产业创新能力大幅提升。产业技术创新体系逐步完善,在基础与专用材料、核心零部件、高端装备与系统等关键环节取得重大突破。到2025年,专利授权量年均增长超8%,有效发明专利量超1万件,制定国际标准、国家标准、行业标准等200项以上,重点龙头骨干企业研发投入强度超8%,成为全国激光与增材制造产业创新策源地。

(三)产业布局持续优化。坚持错位发展原则,突出战略新兴产业和高端制造定位,打造以广州、深圳为核心,以珠海、佛山、惠州、东莞、中山、江门等地为重要节点的产业发展格局,建成激光与增材制造产业园区5个以上,建设材料、器件、装备与应用基地10个以上,推动产业逐步向价值链高端攀升,形成具有国际竞争力的激光与增材制造产业集群。

(四)产业生态更加完善。集聚国内外创新资源,打造激光与增材制造领域集产品设计、基础材料、专用材料、关键零部件、高端装备与系统、应用技术与服务等为一体的全流程产业链,建成一批创新平台和服务载体,推动在航空航天、电子信息、汽车、船舶等领域创新应用与融合,形成应用示范项目100个以上,基本形成产学研协同、开放创新、安全有序的产业发展生态。


【计划】

六大任务七项工程

未来广东将聚焦六大任务与七大工程,实现新的五年目标。从六大任务来看,在优化区域布局,促进产业协同发展方面,广州将发挥高校院所众多的优势,为全省产业发展提供关键核心技术和基础人才支撑。在培育优势企业,加速产业集群发展方面,广东将统筹建设激光与增材制造产业园区,引导重点企业和重大项目落户广东,推动产业链上下游资源整合和创新发展。同时,大力培育一批具有国际影响力的行业龙头企业,构建以链主企业引领、大中小企业融通发展的产业形态。在强化创新驱动,推动技术跨越发展方面,广东将积极开展激光与增材制造领域的前沿性、原创性技术研究,组织实施一批重大科研项目,加强产学研合作力度。在加强应用推广,助力产业全面发展方面,将积极建设一批重大产业应用示范项目和示范平台。在建设平台载体,支撑产业深度发展方面,将着力建设激光与增材制造高氷平创新研究院、技术创新中心、制造业创新中心、新型研发机构、重点实验室、工程实验室、工程技术研发中心、企业技术中心等创新平台,提升原始创新能力。在深化开放合作,构建全球创新网络方面,将积极参与“一带一路”和粤港澳大湾区国际科技创新中心建设,加强与国际、港澳地区的交流与合作,设立粤港澳联合实验室、境外研发中心等。

此外,未来广东还将围绕强链补链、园区增效、创新领航、应用示范、平台聚势、质量品牌培育、知识产权提升等七项工程,落实计划内容。


来源 : 金羊网 发布时间 : 2020-10-06

华为哈勃已投资17家芯片相关公司,投资数额超千万

华为旗下投资企业哈勃科技投资有限公司又新投了一家半导体公司——南京芯视界微电子,这是今年以来,哈勃科技第9次投资,投资企业包括中科飞测、思科威、东微半导体等。

天眼查信息显示,9月27日,南京芯视界微电子科技有限公司发生工商变更,其股东新增哈勃科技投资有限公司、南京芯视晶源电子科技合伙企业(有限合伙)。

同时,该公司注册资本由原来的131.25万人民币增加至约145.07万人民币,增幅为10.53%。

华为疯狂投资国内半导体公司,或是在“自救”?

南京芯视界微电子科技有限公司成立于2018年4月,法定代表人为李成,公司经营范围包括:

电子科技、信息科技、光学科技、半导体芯片、电子元器件、电子产品、计算机软硬件、光学仪器、汽车配件、机电设备、电子元器件、通讯设备、电子产品、仪表仪器的研发、销售;工业设计;从事半导体科技电子产品领域内的技术开发、技术转让、技术咨询和技术服务。

企查查APP显示,哈勃科技投资有限公司目前已对外投资17家芯片相关公司,其中包含庆虹电子、富烯科技、裕太微电子、新港海岸、山东天岳、东微半导体、思瑞浦、鲲游光电、好达电子、纵慧芯光等,其中注册资本超5000万的公司共有9家。工商信息显示,哈勃科技投资有限公司成立于2019年,法定代表人为白熠。2020年1月20日,该公司注册资本变更为17亿人民币。

值得一体的是,哈勃科技投资有限公司是华为旗下专注于芯片产业链投资的投资公司,由前者100%控股。

今年8月7日的中国信息化百人会2020年峰会上,华为消费者业务CEO余承东透露,麒麟9000很可能成为麒麟高端芯片的最后一代。这也意味着Mate 40系列可能将是华为最后一款搭载麒麟处理器的旗舰手机。

为了解决这一问题,余承东表示,在半导体方面,华为将全方位扎根,突破物理学材料学的基础研究和精密制造。

在终端器件方面,比如显示模组、摄像头模组、5G器件等方面,华为正大力加大材料与核心技术的投入,实现新材料+新工艺紧密联动,突破制约创新的瓶颈。


发布时间 : 2020-09-29

首届强激光与粒子束前沿学术研讨会在成都召开

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《强激光与粒子束》第九届编委会会议暨首届强激光与粒子束前沿学术研讨会于2020年9月18日在成都市召开,《强激光与粒子束》(以下简称《强》刊)主办单位中国工程物理研究院副院长莫则尧,《强》刊承办单位中国工程物理研究院科技信息中心主任赵武文、副主任晏成立,《强》刊主管单位四川省科协学服部主任沈军,《强》刊第九届编委会主任张维岩院士、执行主编赵宗清研究员、副主编、编委、及期刊同行代表共100余人出席了会议。会议由中国工程物理研究院激光聚变研究中心规划处处长、《强》刊执行主编赵宗清主持。《激光制造商情》主编、广东省激光行业协会秘书长邵火受邀出席了本次会议,并和与会专家、学者进行了深入的交流。

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大会致辞和工作报告


中国工程物理研究院科技信息中心主任赵武文代表《强激光与粒子束》出版单位致欢迎词,中国工程物理研究院副院长莫则尧代表期刊主办单位致辞。《强》刊主编张维岩院士发表讲话,指出《强》刊由科学家创办,为科学发展而办。在会上,《强》刊执行主编向大会汇报编委会换届工作的情况说明和工作流程,主编张维岩院士宣布第九届编委会成立并宣读新一届编委会名单。莫则尧副院长,张维岩主编分别为《强》刊第九届编委会成员颁发聘书。本次会议上颁发了第八届编委会“优秀编委”;第八届编委任期内“百佳审稿人”及创刊30年“百篇高影响力论文”三项荣誉奖项。


执行主编赵宗清研究员向大会作编委会工作报告,报告用详实丰富的实例回顾了《强》刊30余年的创刊发展史,他指出《强》刊的发展承载几代科学家的梦想,见证了我国国防高技术领域的崛起,记录了我国步入科技大国的历程。报告再次强调了《强》刊的发展目标及定位:即“国防高技术领域卓越中文期刊”。

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学术报告


在前沿学术研讨会环节,大会邀请到了中国工程物理研究院莫则尧副院长、清华大学唐传祥教授、中国工程物理研究院郑万国研究员、北京应用物理与计算数学研究所朱少平研究员、国防科技大学前沿交叉学科学院张军教授、中国工程物理研究院应用电子学研究所唐淳研究员为大会带来了精彩的特邀报告。这些报告从不同方面、不同角度介绍了强激光与粒子束领域相关方向取得的最新科研成果、技术创新、发展趋势。报告期间,与会人员围绕报告内容展开了讨论交流,通过交流研讨,促进和加深了相关领域的交流、合作、融合。

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会场花絮


本次会议的主旨是“贯彻落实科学家办刊、打造国防高技术领域卓越中文科技期刊”。大会由《强》刊编委工作会及前沿学术研讨会两部分组成。

《强激光与粒子束》创刊于1989年,是由四川省科学技术协会主管,中国工程物理研究院、中国核学会、四川核学会主办,中国工程物理研究院科技信息中心承办的学术期刊。这次编委会议首次采用了“编委会加学术研讨会”的形式,以搭建更加立体和多元的学术交流平台,努力将《强》刊打造成国防高技术领域的卓越中文期刊!《强》刊今后将始终坚持“内容为王”办刊理念,严格落实“科学家办刊”方针,发挥科学家在办刊中的学术引领、学术指导作用。并充分落实此次大会决策及意见,以促进强激光与粒子束领域学术交流、产学研结合、促进科技进步及转化。



来源 : 《强激光与粒子束》编辑部 发布时间 : 2020-09-27

中国工程物理研究院激光聚变研究中心与中山市合作建设光子科学中心

     近日,广东省中山市自然局发布中山光子科学中心、中山科技创新园的国有土地划拨用地批前公示。这意味着光子科学中心即将动工。

  中山光子科学中心是由中山市政府与中国工程物理研究院激光聚变研究中心合作共建,集超高峰值功率激光大科学装置、激光技术创新研究和激光技术产业拓展应用为一体,开展光子科学、高能量密度科学、材料科学等领域的基础性、前沿性、创新性研究,建成集基础研究、技术创新和产业发展为一体的具有全球影响力的国际科技创新中心,构建中国未来顶尖高能量密度物理和先进激光技术领域重大基础科学研究与教育平台,国家级先进激光技术产业应用创新示范基地,打造粤港澳大湾区高端人才高地。

  该中心计划分两期建设:

  一期将建成2×10PW超高峰值功率的激光超强相对论物理实验平台、先进激光技术与应用公共研发平台以及技术成果转移转化平台;

  二期争取纳入国家大科学装置计划,建成世界首个EW级的超强激光装置,推动我国高能量密度物理、超短超强激光技术和相关产业的发展。

  

  2019年10月10日,中山市举办“光子科学前沿研究研讨会”,提出将加快中山光子科学中心建设,进一步推动以超高峰值功率激光为基础的光子科学快速发展。

  此次研讨会由中山市人民政府、中国工程物理研究院激光聚变研究中心主办;中山市科学技术局、等离子体物理重点实验室承办,中山市人民政府南区办事处协办。中国科学院院士贺贤土、张维岩,中国工程院院士范滇元、唐立及60多名国内一流专家学者齐聚中山,研讨光子科学的前沿技术发展和产业应用。

  中山光子科学中心将由中国工程物理研究院激光聚变研究中心联合中山市人民政府共建,集基础研究、技术创新和产业发展为一体的具有全球影响力的国际科技创新中心,将努力打造成为粤港澳大湾区具有国际影响力的“科技名片”。

  中心主要由超强相对论物理实验平台、先进激光技术与应用公共研发平台和技术成果转移转化平台三个平台组成。

  

  据介绍,该中心围绕三个“任务定位”,构建两条“主线”,实现两个“孵化”为目标展开工作。三个“任务定位”即:

  构建中国未来顶尖高能量密度物理和先进激光技术领域重大基础科学研究与教育平台,成为粤港澳大湾区的标志性“科技名片”;

  契合中山市在先进制造、先进材料、生物医药和光学光电等领域的发展需求,打造具有国际领先水平的先进激光技术研发中心和产业应用基地;

  打造粤港澳大湾区人才高地,建成粤港澳大湾区人才合作示范区。

  

  构建两条“主线”,实现两个“孵化”是指:

  研发世界领先的超短超强激光装置,率先冲击超短超强激光峰值功率的科学高峰,发现新现象、新效应、新规律,率先打开高能量密度物理未知世界的大门,“孵化”国际领先的研究成果及培养世界一流科技人才;

  研发面向市场需求的高峰值功率、高平均功率和高重复频率激光技术,紧密结合中山市及粤港澳大湾区产业发展需求,“孵化”先进制造、先进材料、生物医药和光学光电等产业国际一流的技术与产品。


来源 : 中山南区 发布时间 : 2020-09-23

2020广东省增材制造协会理事大会成功举办

送走炎热的夏季,迎接秋雨阵阵来。2020年是不平凡的一年。2020年9月18日下午,广东省增材制造协会在广州3D打印产业园举办了2020年理事大会。

出席本次盛会的嘉宾及会员代表:华南理工大学教授杨永强会长;广州3D打印产业园董事长、协会常务副会长兼秘书长陈孝超先生;华南理工大学彭华明教授;华南理工大学副教授宋长辉副秘书长;协会副会长单位代表:广州迈普再生医学科技有限公司总经理助理罗林波先生、广州市文博智能科技有限公司朱扬林董事长、连平县昕隆实业有限公司周跃飞主任、广州市捷和电子科技有限公司李一奇董事长、广州雷佳增材科技有限公司王迪总经理;理事单位:中山大简科技有限公司、广东丽格科技股份有限公司、苏州同铄智能科技有限公司、广州谦辉信息科技有限公司等;以及会员代表:广州市工贸技师学院、广东九聚智能科技有限公司、广州弦领智创科技有限公司等;参加会议的还有协会监事长代表刘绵柳、监事陈海鹏,主持人陈孝跃副秘书长。共计三十多人参加本次会议。


       会议于9月18日下午三时正式开始,由陈孝超秘书长作协会几年来的工作总结。杨永强会长作了重要讲话,陈孝跃副秘书长汇报2019至2020年8月份的财务报告及换届工作准备情况。各会员代表也纷纷发言对协会提出建议和意见。

      杨永强会长讲话中强调如下几点:一、肯定协会几年来所做的工作很多,特别是在对接政府、参加论坛及研讨会,协会平台的搭建及接待各省、市、区参观的领导、学者、企业家等做了大量工作;二、提出下一步换届工作的几点应注意的事项;三、加强团标的研发与申报工作;四、推动各项学术交流工作,有计划开展3D资格证的培训与辅导;五、加强秘书处整体素质、稳定队伍建设,增强服务观念。


      陈孝超秘书长作了总结报告后讲到,协会换届以后,一定要提升秘书处人员整体工作作风,要更多的到企业走访调研,要为会员企业做实事。同时也希望会员企业主动向协会反映需求,通报情况,共同把协会办得更好,更巨有影响力。



       副会长单位广州市捷和电子科技有限公司李一奇董事长讲话中介绍本公司几年的发展历程,他还讲到,看到广州3D产业的发展形势,也就看到中国3D打印技术的迅猛发展。


       华南理工大学彭华明教授提出:怎么样做好协会工作?首先应找到企业需求点,才是最重要的。朱扬林、罗林波、蔡勇、邓以翔、李力、魏辉等先后发言,提出未来要实现产业集聚,相互协同,争取更好的营商环景,拉高省增材制造协会的平台。


      在政府与市场主体--企业之间,有一个中间组织,仿佛一个纽带,连接着众多的部件在轴心的动力下有规则地运转;又仿佛润滑剂,润滑着各个部件与中轴的摩擦,这个组织就是行业协会。协会是在这两者之间的一个沟通双方、协调各方利益,保证行业利益的中介组织。同时让相关行业企业单位聚拢在一起,以达到资源共享,互相帮助,从而有助于企业单位的事业发展。今年是协会换届的年度,让我们共同努力,将增材制造行业上中下游拧成一股绳,更好地发挥3D打印产业的优势,在政府政策扶持下,更好地发挥好3D打印技术的运用,结合激光制造、无人机、机器人等智能产业,把3D打印技术行业推向新的高峰。


广东省增材制造协会接受广东省工信厅和省社会组织管理局的管理和指导,于2016年4月28日召开成立大会暨第一届第一次会员大会。协会致力于加快华南地区3D打印技术产业化与市场化进程,积极搭建3D打印行业平台,制定行业标准,建立3D打印培育和应用示范基地,宣传D打印知识及技能培训,开展国际交流与合作,扩大与宣传会员企业之间的合作与交流等。


来源 : 广东省增材制造协会 发布时间 : 2020-09-23

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