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抓住机遇，推动激光加工跨越发展 |
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| http://cn.newmaker.com
7/2/2009 11:02:00 AM
佳工机电网
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寄语业内人士：抱团取暖、产业联盟、瞄准重大需求、立足自主创新，实现跨越发展。
始于美国的金融危机已经转变为全球性经济危机，同时也给制造业带来巨大影响。美国制造业指数在去年十月份大幅收缩，降至26年来最低点。日本反映经济景气的11个指标中，出口、生产、就业等八项指标均显著下滑。在中国，以出口拉动为主的一些地区，受到海外市场需求减弱而呈现下滑趋势，引来部分企业停产，玩具、服装以及IT业的利润也开始大幅下滑。这反映出中国经济，特别是“中国制造”的实体经济已经呈现出负面影响。不过这次金融危机对中国制造业的影响，从长远来看，从战略上，从积极方面想，是促使我国制造业健康发展的动力，也是对传统制造业链条的一次重新洗牌，是使我国制造企业跳出受制于人的产业链低端环节、向高端迈进的一次机遇。
金融危机虽引起我国出口萎缩，连带影响到激光加工产业停滞。但同时，国际上相关产业的亏损、裁员也会减小对整个市场的控制能力，虽有少数亮点（如通快、IPG公司等），但整体上是减弱的。这就给我国激光企业以特色产品进军国际市场的机会大增。加上我国政府提出十大产业调整振兴计划，以及推动内需为主的政策，特别是振兴装备制造业，给激光企业带来很好的发展机遇。
振兴制造业是国策
制造业是国民经济的支柱产业，是经济增长的主要动力。2007年我国制造业产值将近115亿，约占GDP的33%，2008年为12万9千亿，上缴利锐2万6千亿元。建国以来，制造业始终是拉动我国经济高速增长的动力。
制造技术是我国成为制造强国、实现高技术产业化的重要支撑。特别是装备制造业承担着为国民经济各行业提供装备的责任，带动性强，涉及面广，是传统产业实现升级的重要手段，也是为高技术提供产业化装备的条件。
现代战争已进入“高技术战争”，没有精良的装备制造业就没有先进、优良的军事装备。一个国家没有强大的军事装备，就谈不上国家的安全。作为制造业的工作母机，特别是高、精、尖的加工手段和技术，西方国家一直对我国实行禁运，这就说明了精密、尖端的制造装备何等重要。
制造业对国家实现可持续发展、建设一个节约资源和环境友好的社会起到了重要作用。
制造业是吸纳劳动就业和扩大出口的关键产业。制造业可容纳多层次的大批量人材，如我国2001年制造业从业人员约8000万至9000万，约占全国工业从业人员总数的90%，特别是在金融危机冲击下，为多数劳动者就业提供了机会，显著说明了其重要性。
推动制造业振兴的主力军
制造业不等同于机械制造，更不能把振兴制造业理解为振兴机械制造，即“车铣刨磨、铸锻热焊”的振兴。随着时代的前进、技术的进步，制造对象的变化已把其内涵扩大到与多种新兴学科综合交叉，与光、电、声、控制、计算机等学科相结合，形成多学科集成的综合装备，如激光加工、超声加工、辐射加工、电子束加工等等。
激光作为极具特色的光源，也称作“光刀”，它可以解决不同材料的加工、成型、制备等各种制造问题。作为神奇的“光刀”，它有许多特点：其空间特性的能量分布，根据需要可“尖”可“钝”，具时间特性，可连续或调制输出，根据被加工材料的吸收系数，其波长覆盖红外到紫外。各种光的参数搭配，被加工材料范围可从金属、复合材料、半导体材料、陶瓷、玻璃、皮革、布料到人造纤维等，以及其他新材料。
我国激光加工产业已经经历了从兴起到发展的转变。从1990年到1993年，以横流KW级CO2 激光器处理汽车发动机的主要应用开始；1994年至1997年，以激光打标和CO2 激光雕刻签章等应用而推进；1997年至1999年，以手机电池激光焊接和小五金、电子元器件、汽车零部件的激光标记为主的三个阶段；到了2000年以后，应用面逐步扩大，CO2 激光切割机、金刚石锯片激光焊接机、激光熔覆设备、激光毛化设备、划片机、调阻机、激光裁床等在多种工业中得到应用。
值得注意的是，在许多重要工业领域已经开始采用激光技术，如三峡水轮机定子转子激光切割，大型动力转子类零部件激光熔覆，特殊壳体类零件激光三维焊接，石油工业采油管激光割缝，汽车工业零部件激光焊接等都采用国产激光加工装备。有了这样的生产能力和技术基础，在国家振兴制造业的号召下，我国激光加工企业理应承担责任，为经济发展提供自主创新的多种成套激光加工装备，往更高水平的提升和应用跨进一步。
市场需求为激光加工提供商机
2009年1月以来，国务院相继通过汽车、装备制造等十大产业振兴计划，与之呼应又布置了多项科技重大专项，这对于提升我国装备制造业的自主创新能力和核心竞争力，带动产业发展，扩大内需，具有重要意义。
我觉得在上述机遇面前，我们激光加工产业的跨越发展，主要从两个方面着手：一是将自主创新的激光加工装备用于改造和提升工业产品。在汽车工业、船舶、发电设备、交通运输（包括铁路）、模具、新型显示工业和电子元器件、集成电路升级等方面，推动激光加工产业提升产品水平，从现有基础出发，走上自主创新的发展阶段。二是保障国家重大科技专项、重大工程、国防建设的重大需求，提高激光加工集成创新和成套水平。
装备制造的重点是针对航空航天、汽车制造、船舶、发电设备、交通铁路运输等工业所需制造装备。据报导，2020年将实现70%~80%的制造装备主要由国内供给。如“十五”期间，仅西部铁路开发就已投入1000亿元，未来几年将投入7000~8000亿元建设铁道运输，未来5年将投资5300亿到水利工程；300家机械厂将进行技术改造，求购新型制造装备的数量可观，国内现有模具工厂约1.7万家，年产值约530亿元，急需高精度、高效率、高速设备提升现有生产技术水平。
“十一五”期间将发射绕月飞船和多种卫星，航天工业发展所需正是激光加工特殊装备效力的大好时机。“十一五”期间，我国造船业会有很大发展，造船吨位将由1000万吨提升至世界排名最前列。汽车制造业在“十一五”期间年产将达1000万辆，汽车零配件产量也将大幅增加。电子信息设备制造业所需小型、微型、特种加工设备，目前99%以上依赖进口，值得激光加工厂商给予足够重视和联合攻关，予以突破。
突破关键技术
工业振兴所需激光加工装备甚多，个人认识有限，仅举几例如下：
● 汽车白车身制造中的激光切割，焊接装备
汽车生产中白车身占正车成本的30%～40%，特别需要缩短开发制造周期、减轻重量、降低油耗、提高安全性的制造技术及装备提供支撑。在这方面，激光加工技术具有不可替代性，可采用高速激光切割，激光剪裁拼焊，在线车身三自由度激光缝焊等技术。
白车身薄板成型体约有几百件，每件需3～5套模具，其成本在20万～1000万元之间，模具制造时间需半年。采用激光切割替代冲裁模和修边模是最佳选择，用于多种车型或更改车身设计，只须编程便可解决，工装简单，价格低廉，缩短生产周期5～10倍。
激光剪裁拼焊是将不同厚度、强度和不同材质的薄板，用激光“剪裁”成合适尺寸、形状的坯板，然后用激光拼焊成车身所需的板，再冲压成型，可达到减轻白车身重量。业内人士说，加再大马力，不如减100kg自重，而且可节约材料消耗，节省工序和装配工作量，免去在线点焊，从而降低点焊造成环境污染，减小车间噪声，降低费用，可提高车身结构刚度和安全性。
● 重大机器零部件再制造的激光热加工
从装备的论证、设计、制造、使用、维修一直到回收的整个费用称作零件的全寿命周期费用。传统上只重视装备的“前半生”，一般这个周期只占20%～40%的费用。装备的再制造是以其“后半生”为服务对象。机器零部件的再制造可使其获得原有品质及高附加值的成品，可节约材料、节约资源、节省时间，保护环境及节约加工费用，实现持续发展。
全球再制造业每年节材1400万吨，节电约8个中等发电站的发电量，减少CO2排放2800万吨。美国再制造业产值750亿美元，其中工程机械及汽车约占500亿美元。我国发改委已建立“汽车零部件再制造工程试点”，上海大众已完成13000台发动机再制造，节约钢材765吨、铝材208吨，节电146万度。
激光加工技术在再制造业的应用中具有不可替代性。它是由激光相变硬化到表面合金化、熔覆，由激光合金涂层发展到复合涂层及陶瓷涂层。国内已有单位将它应用到电力、石化、冶金、钢铁、机械等工业，修复了石化工业中的多种涡轮动力转子、压缩机主轴、汽轮机叶片、钢厂飞剪、轧辊等重型零部件，取得良好效果。预计其它激光加工技术也会逐步得到采用。
● 液晶屏制造中的激光退火
国务院通过的“电子信息产业调整振兴规划”中，支持包括“新型显示和彩电工业转型”在内的六大工程，其中明确支持6代以上液晶屏项目。据报导，国内市场对大尺寸液晶显示板需求猛增，少数跨国企业技术垄断，使我们受制于人，只能高价进口，2007年1-7月进口11亿块，金额达281亿美元，国外已迈入7代、8代线生产，而我国仅徘徊于4代、5代线。
目前制作液晶屏的工艺是要对石英玻璃基板上溅射非晶硅，然后把它加热到600℃以上，一直到非晶硅熔化，降温使其再结晶变为多晶硅，这样比非晶硅屏板象素单元密度高，孔径比较大，还可在屏周边集成驱动电路。但这样的工艺对于6代甚至7代、8代显示屏就要求很大尺寸的石英玻璃（或耐热玻璃）作基板，其价位高，大尺寸优质玻璃材料难以得到。还要求在生产线上安装比显示屏尺寸大2～3倍的退火炉，从而增加制造上的许多困难。若采用紫外波段的激光器对基板进行退火，其温度可大大降低，无需大尺寸退火炉，并且可用普通低价玻璃替代昂贵的大尺寸石英玻璃，显示屏尺寸或形状改变能迅速适应，从而降低制造成本，还可免去费时的加热冷却过程，提高成品率。
另外大显示屏的ITO导电薄膜图形采用激光生成技术，可达到无掩膜制作，省去图形掩膜的制作，激光刻线可达5m，故而能提高图形清晰度。
● 电路板（PCB）的激光微细加工
众所周知，电路板的主要功能是实现电气互连。它是按不同产品而专门制作的特殊部件。众多的产品都需要采用电路板，电路板的种类多种多样，有单面板、双面板、多层板；有挠性板、刚性板、刚柔结合板；还有射频板、微波机、特殊功能板。
据报导：2007年我国PCB产值为900亿。展望2009年由于笔记本电脑估产1.5亿台，3G手机市场估产1.8亿部，家电下乡补贴政策落实，库存需要，机顶盒项目启动，我国电路板（PCB）订单将明显回暖，这就给制造PCB板的激光精密切割技术带来巨大商机。
SMT技术是采用激光切割不锈钢模板，将电路切出，再漏印焊膏形成电路，经表面贴装芯片、元器件、回流焊后成为成品。还有采用紫外波段激光的精切挠性电路板。3D指状电路也会随着移动设备微小型化、无线化等发展趋势明显，必将带来激光直接将电路刻写在模塑工件上形成，这方面技术在日新月异的发展，希望给予重视。
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