诚然,新基建所涉及的七大领域均与激光行业有着渗透式的关联,随处可见“光”之魅影。大科激光致力于推进激光技能与新基建做更好的嫁接,持续推动技能创新,直面行业寻衅,牢牢把握这一家当所授予的新机遇和新动能。
瞄准热点,积极布局新基建紧张涵盖 5G 基站培植、特高压、城际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中央、人工智能、工业互联网七大国家重点发展领域,并涉及诸多家当链。
在新基建领域,包括激光切割、激光焊接、激光洗濯、激光淬火、激光熔覆、激光增材制造等在内的激光技能迎来了发达的发展和运用势头。

郭少锋博士表示,目前以激光焊接、激光增材制造、激光熔覆、精密切割等为代表的高端运用,是公司发展的发力点。“大科激光的全线产品具有‘高亮度 +X’光鲜特色,今年将连续在高端运用市场布局,估量与新基建有关的业务额将达数千万。”
(1)“高亮度+高可靠性”促进储能电池系统加工设备的国产替代
在新基建背景下,新型电力系统对大规模、高安全、永劫储能技能的需求急剧增加,个中储能电池系统是目前最有前景的技能手段。储能电池系统涉及激光切割、激光焊接等加工办法,鉴于电力安全是国家安全的主要保障,因此储能举动步伐的培植必须依赖国产替代。
然而储能电池对长期可靠性、稳定性、安全性等方面有极高的哀求。对此国产激光器还需在提高可靠性、同等性方面持续发力。
大科激光“天狼星”系列的光束质量已靠近衍射极限,且已与科研机构的综合保障重点实验室建立互助,开展联合攻关,从材料、器件到系统全方位研究激光器的可靠性。
(2)“高亮度+高功率”加速激光切割在传统制造中的升级换代
目前激光切割已霸占激光加工市场的半壁江山,但在“新基建”和“双碳”目标的推动下,随着光源技能、设备、工艺研究的不断深进,发展空间不可小觑。例如轨道交通中钛合金、铝合金及复合股料等轻质、高硬度及高熔点的材料的切割、50mm 以上厚板的切割, 5G基站天线器件、大数据中央的芯片元器件的风雅微加工等等。
运用于激光切割系统的光纤激光器技能在市场的牵引下迅速朝着高功率方向发展,然而精密加工、有色金属加工等领域对激光光束质量、激光器事情的稳定性和可靠性提出了更高的哀求。
“大科激光对限定大功率光纤激光器性能提升的物理问题进行了深入的研究,在模式净化、后向光抑制、非线性效应处理等关键技能上取得打破,推出的大功率光纤激光器产品具有高亮度、抗高反的特点。”例如,大科激光“金牛座”系列 6kW ~ 20kW 光纤激光器结合高亮度和高功率的上风,成为切割中厚板的利器,用于匹配重工业市场,并在工程机器行业巨子三一重工进行了万瓦级产品测试,目前已与数家大型激光器集成商形成计策互助。
(3)“高亮度+抗高反”助力激光焊接撬动高端运用万亿市场
作为自动化生产线上的核心设备,激光焊接设备在轨道交通中的白车身焊接、轨道焊接、新能源电池中单体、模组和电池包的焊接、5G 基站天线中的激光点焊和大数据中央半导体器件的封焊、精密热电偶的焊接、特高压中高压开关中零部件的焊接、新能源汽车充电桩的生产和安装中可能涉及到的石英、陶瓷、塑料等非金属材料焊接等场景中均可觅得广泛的运用。
针对激光焊接工艺中面临的一系列难点问题,大科激光采取后向光防护、光纤盘绕和拉曼滤波器等技能,研制出“天狼星”系列1kW~4kW 光纤激光器,实现了在 14μm 芯径 QBH 中输出 2.2 kW纯单模(M² ≤ 1.1)激光。“目前与大型终端客户在新能源电池焊接、特高压开关加工等方面的互助已进入产品打样、测试阶段,成为替代产线传统加工设备的首选。”
作为自动化生产线上的核心技能,激光在镍片焊接(上)、圆柱电池焊接(下)等运用处景大显技艺。
(4)“高亮度+高稳定性”推动激光熔覆为绿色制造提质加速
激光熔覆可为零件修复与再制造供应新的办理方案。新基建七大发展领域中涉及修复、喷涂和电镀的工艺都可以用激光熔覆技能替代,大到铁轨、车轴的修复与强化,小到 5G 天线振子的表面金属化等。可以预见激光熔覆将成为新基建乃至全体工业界的改造性技能。“大科激光超高速激光熔覆光纤激光器,具有高能量密度、超大面积标靶光斑、靶面辐射均匀、长期连续抗回返光等优秀特性,为稳定高效的熔覆加工供应必不可少的技能支撑。”
(5)“高亮度+高精度”开拓激光增材制造未来数字化生产王者之路
激光增材制造作为一种具有颠覆性的制造方法,占领了传统加工办法(例如铸造和铸造)无法办理金属构造的异形件、繁芜件以及一体化连接件生产中面临的难题,将为轨道交通中制造极其繁芜且可靠性高的零件、5G 基站培植中非金属基底表面处理、大数据中央及人工智能中光子/电子器件制造、印制电路板制造等供应全新的办理方案。
破局瓶颈,把脉趋势由于“新基建”的市场体量处于不断拓展中,为了知足多场景需求,进一步推动其与激光技能的高位嫁接与领悟,在激光光源、装备和配套系统等技能领域还需持续发力。
在郭少锋博士看来,寻衅方面首先是激光光源功率的大幅提升增加了设备集成难度,激光加工设备中的万瓦级激光加工头、自动调焦系统、温控系统等亟待升级。其次,现有装备和配套系统无法充分发挥高光束质量激光器的上风。“鉴于此,须要研发相应的光学系统、光束整形技能和光束运动的精确掌握系统。”
就发展趋势看,新基建涉及七大国家重点发展领域,工程规模巨大,材料种类多,尺寸跨度大,因此提升制造效率和加工能力尤为关键。
在此需求的推动下,激光技能的发展趋势可归纳为两个方面:高功率、高亮度。
高功率是提升激光加工效率和加工能力最直接的办法。大厚度、高强度的材料对加工功率的哀求达到万瓦级以上。“高亮度则是实现高端运用、风雅化加工、远程加工的关键成分。”远程加工利用振镜运动或光电掌握来实现光束运动,运动频率可达 kHz~MHz级。在远程加工的根本上,再辅以多光束联动,必将大幅度缩短制造韶光,提高生产效率。
郭少锋博士高度认可高亮度激光器的发展前景,他认为 :“过去光纤激光器的发展处于功率时期,接下来必将发展到亮度时期。为此我提出亮度为王的观点,在功率提高的同时必须把亮度也一并提升。高亮度是激光实质特性的表示,也是激光器技能水平的主要衡量标准。未来高亮度将成为激光风雅加工、远程加工的一定选择,为用户创造更高收益、更大代价。”
随着激光合成技能的发展,输出激光定标放大,从而得到高均匀功率、高光束质量的激光,这将为集中式激光供应系统“光站”(大科已申请该系统的专利)供应物理根本。“光站”系统包括大型激光发生器、运送系统、分光系统、配光系统、自适应系统及信息与掌握系统。激光器将成为一种区域性的公共举动步伐,类似于水、电集中供应,可有效降落企业运营本钱,提高工业园区的竞争力。
携手互助,实现多赢未来,激光生态圈层应该走向联动、互助和良性竞争的新格局,进一步打通家当链,从而能以更好的姿态面对“新基建”带来的前景广阔的市场版图。
“激光生态圈层红海破局之道是‘专精特新’。”郭少锋博士一语中的。新基建七大领域,运用需求数不胜数。各家应该根据自身上风选择一个最适宜的方向深耕,把核心技能上风发挥到极致,并且在差异化根本上,坚持“专业化、风雅化、特色化,创新化”,激光家当将首创百花齐放,互利共赢的新局势。
“此外,盘活高校和科研院所的科技存量,加速科技成果向家当转移,是实现‘专精特新’的一个空想助力点。”科研院所和高校是激光器系统科学技能研究的中坚力量,承担了大部分国家操持的激光科研攻关项目,但目前技能研究成果对家当的转化和支撑浸染明显不足。因此,创新家当协同机制,打通需求牵引和专业化平台,使理论研究与工程运用形成双向驱动:理论研究为家当发展供应前瞻性的辅导,运用领域的拓展和工程化过程则给理论研究带来新的寻衅,共同助力中国激光技能的高速发展。
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