西南技術(shù)物理研究所王浟：智能制造大潮中的激光技術(shù)

2019年6月28日，激光制造與再制造技術(shù)及應(yīng)用研討會 在北京興基鉑爾曼酒店召開�，F(xiàn)場專業(yè)人士眾多，南極熊3D打印網(wǎng)是本次研討會的合作媒體。


下面是現(xiàn)場速記，或許有些不完美之處，但總體上干貨信息量很大，值得閱讀。

董世運：好，有問題我們后面再跟趙主任交流，再次感謝趙主任，謝謝。下一個報告有請西南技術(shù)物理研究所的王浟老師給我們作報告，他的題目是“智能制造大潮中的激光技術(shù)”，歡迎王老師。
    王浟：非常感謝邀請我來參加這次會議，因為這里邊有很多搞激光技術(shù)的專家，有高校、科研院所，還有企業(yè)界的朋友，有這個機會向大家學(xué)習(xí)，非常榮幸。我可能是理解的有點問題，工程學(xué)會的老師跟我聯(lián)系的時候，我們回到國內(nèi)以后，自己有團隊以后，現(xiàn)在搞了一些清洗過程之中激光相互作用，特別是剛才幾位老師都說到激光清洗，特別是搞激光熔覆和3D打印的，它是由來已久比較古老的話題，但是也是非常復(fù)雜的一個話題，它在強激光，在強的方面，兩個比較高的情況下，里面所形成的激光物質(zhì)的達標(biāo)，在溫度壓強以及密度方面的一個變化。同時對激光的輻射吸收，以及激光所至的等離子體，到底在激光加工之中有什么樣的正面作用，這里面有一些結(jié)果。但是在這里面沒有涉及到，就是涉及到一些一般性的話題。以后如果我們還有這樣的機會，非常高興把這些情況向各位老師匯報。
    今天講的話題是激光在智能制造中的技術(shù)。這個話題可能有點大，我可能說的也不是十分準(zhǔn)確，這也是希望和大家進行互相交流探討，我快速介紹一下，剛才好多老師都講了，基本行業(yè)都快速地說了，激光的材料等等有這么多，它既可以加工金屬材料，也可以加工非金屬的材料。這里面我也不去講了，這個圖大家都是非常熟悉的。不同的加工過程中所需要的激光規(guī)律也是不一樣的，我自己既搞技術(shù)本身，也是激光源的本身。同時激光源的載荷物質(zhì)相關(guān)作用之中，這樣兩個方面都做，所以我自己比較關(guān)注，下面這三樣屬于激光加工的老三樣，激光到底發(fā)生了什么，目前來說激光產(chǎn)業(yè)，我講了三個區(qū)域非常成熟。接下來以后，我們要做什么，這個問題可能是需要我們在座的每一個搞科研的或者搞產(chǎn)業(yè)的人，很多朋友需要一些思考。
    激光切割的優(yōu)點很多，咱們也不展開講，切割系統(tǒng)無論在材料，還是在電子行業(yè)，都有很多的應(yīng)用，包括皮革和材料，這是在浙江省已經(jīng)有一些少數(shù)的企業(yè)開始實施，而且效果非常不錯。打孔老師也講過，一般如果用二氧化碳等打孔法很多�，F(xiàn)在到底打什么樣的孔，里面的問題比較大，例如說金屬打孔，相對來說比較簡單，透明材料打孔以后，你不能簡單地把它激光拿來用一下，這里面可能有一些技術(shù)上或者工藝上的難題，還是有待于解決，因為你要打一個錐形孔，沒什么難的。打一個倒錐形孔就比較麻煩，因為正錐形孔從激光原理上是一個進口大、出口小，如果進口小、出口大的孔，當(dāng)然可以說是有一種方法，打進去以后，它是里面旋轉(zhuǎn)，但是如果打一個微小的孔要實施旋轉(zhuǎn)，可能就不是很實用。當(dāng)然，這還是直孔，如果是一個彎孔，甚至是盲孔，怎么辦？這是非常難的問題，不是激光加工，已經(jīng)沒有什么太多難題去解決了，要解決難題非常得多。
    焊接也是一樣，也不展開講。剛才有老師講到，同質(zhì)化的焊接比較容易，不同質(zhì)的材料焊接可能比較困難，假如說不銹鋼和高分子材料之間如何去有機結(jié)合到一起，又不產(chǎn)生你所不需要的化學(xué)的反應(yīng)，這恐怕是一個很難的課題，這也不需要講，大家都非常了解，都是這方面的專家，像這種是計劃焊接的裝配件。
    下面也講了，整個的過程，這方面已經(jīng)很早了，起碼有10年到15年的時間，已經(jīng)應(yīng)用在一部分產(chǎn)業(yè)上，特別在航空發(fā)動機上面。比如說下面的一些激光模擬，激光打標(biāo)恐怕是我們國家激光工業(yè)涉及到最新涉及的行業(yè)，因為相對來說處理的過程比較簡單，目前來說因為達標(biāo)，整個的過程包括特殊材料上的達標(biāo)，大部分的問題都已經(jīng)得到了解決，不是什么很要命的問題。下面這個，我覺得應(yīng)該是殘存的比較大的一個方面，也是一個挑戰(zhàn)，也是一個非常好的方向。
    激光微處理的時候，什么東西一到微小的行業(yè)里以后，今天上午清華大學(xué)的鐘老師就講，你如何把它做的看著很漂亮，但是以后在微結(jié)構(gòu)上這樣的加工，恐怕不僅是一個研究的方向，應(yīng)該是一個非常重要的產(chǎn)業(yè)的方向。好像目前這一方面，我們還有比較大的缺陷，就我個人的了解。整個的激光的微加工以后，比較簡單的就是一些打孔或者溝槽，或者形成某種具有規(guī)模化的這樣的形狀。例如說這里邊，打出一個像孩子喝奶奶粉一樣的這個東西，整個和納米技術(shù)結(jié)合起來的納米粒子已經(jīng)用激光自動生成納米結(jié)構(gòu)，這樣的一種工藝過程目前來看還遠遠沒有利用到產(chǎn)業(yè)之中。因為這個里面其中一個就是激光和物質(zhì)相互作用，它之間的這個重復(fù)性和再現(xiàn)性，因為不理想，所以就導(dǎo)致了工業(yè)界，這里面這么多頭，大家探討一下。每一個形狀里頭有一些差不多，但是有一些明顯的，像右下角這個頭都找不到，這樣產(chǎn)業(yè)界是不能夠接受的，你寫一篇論文，沒有什么太大的關(guān)系。
    目前來說，特別我們國家在這次行業(yè)之中，激光技術(shù)應(yīng)用相對比較成功，珠江三角洲一帶，例如說激光的打孔、描畫，特別是PCB的切割等等， 因為好多東西，大家手里邊都有手機，他們統(tǒng)計過手機里面激光加工的越來越多，過去的時候表面面板，鋼化膜切割，過去不好激光切割，現(xiàn)在已經(jīng)解決了。激光切割修復(fù)應(yīng)用得非常好。這里面不講了，激光條形碼技術(shù)比較簡單，都不是太難的，像PCB切割，現(xiàn)在也在許多的電子工廠得到了應(yīng)用。我快速講一下，整個的半導(dǎo)體激光，這里面可能有一些情況。我自己是搞激光的，以后如果不重視，恐怕要吃大虧。所謂的（英文），根本和我們在大學(xué)里面學(xué)過的激光完全是兩個概念，還是他們講的越做越小，如果他能用這么一丁點的激光器，來實現(xiàn)這樣一個激光器的大部分的功能，原來的激光器就極有可能在產(chǎn)業(yè)上被淘汰，這個趨勢在不同的行業(yè)里，我也講了很多，包括一些手機工業(yè)，就不講了�；瘜W(xué)工業(yè)，咱們搞化學(xué)的可能不太多，整個的是北美，美國搞的是最成功的，例如說是化學(xué)定性，里面的化學(xué)加工等等，包括激光跟化學(xué)的反應(yīng)。在咱們國家相對來說沒有大規(guī)模的應(yīng)用，例如說定性是什么？好多一堆一堆的測量，包括上午老師說的，各種技術(shù)要加密等測試。包括這個也是很熟悉的，它的PPT里面。這里是一些用于在激光醫(yī)學(xué)方面的成像，這是我們需要的，這個應(yīng)用我們也不太懂，我們是激光，它用的是X射線，CP成像技術(shù)等等。
    我快速說了，這個激光化學(xué)的反應(yīng)也有很多，這是在整個的化學(xué)界里面，利用激光技術(shù)，好像在咱們國家比較罕見。中美德政府，實際上咱們國家現(xiàn)在中美之間有貿(mào)易摩擦，實際就是2025，美國是2012年推出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，德國工業(yè)4.0。這里面的核心基本上就是在智能制造。智能制造，因為我不是搞智能制造技術(shù)，只是自學(xué)一些，說不到點子上，請大家批評。實際上大概是這五個方向，就是生產(chǎn)過程、產(chǎn)品，整個的制造業(yè)產(chǎn)業(yè)新模式，之后是管理和服務(wù)，這五個方面的情況應(yīng)該是所謂的智能制造的解決要素。我們大家都是搞激光的，激光和這個東西如何去結(jié)合起來，這個話題可能比較大，相對來說假如是更高的工藝，更高的自動化，更精密的加工，取代傳統(tǒng)的這種產(chǎn)業(yè)，這就是智能制造了嗎？可能還不能這么說。特別是現(xiàn)在我和一些企業(yè)家接觸的時候，大家就經(jīng)常把這個機器人有自動化理解智能制造，這恐怕不準(zhǔn)確。機器人也好、自動化也好，只是智能制造幾個基本的要素之一，激光技術(shù)有多重要，我也不講了，基本上就是原來一個單純的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)得到各個國家政府的戰(zhàn)略性的支持。
    實際智能制造，咱們是推動著制造業(yè)現(xiàn)在再轉(zhuǎn)型。激光技術(shù)本身在整個制造業(yè)轉(zhuǎn)型中，你是要想繼續(xù)發(fā)展下去，抓住幾個要素，我覺得激光+機器人+自動化+深度學(xué)習(xí)，現(xiàn)在搞AI的比較時髦，深度學(xué)習(xí)，這四位一體融合發(fā)展，是不是就能夠覆蓋這個話題呢？請大家一起探討這個問題。
    整個智能制造系統(tǒng)，實際上是信息技術(shù)，包括生產(chǎn)，包括管理，一大堆的因素在一起，是各個環(huán)節(jié)這樣一個大系統(tǒng)。因此，如何能提高激光加工，再加上智能制造，你這樣一個核心競爭力，可能才是我們自己想要做的。激光技術(shù)現(xiàn)在不斷地想剛才的幾大件，焊接切割的大門，要形成覆蓋，起碼一部分過去傳統(tǒng)的工藝來講，就不是把它帶入就行了，最好在帶的同時再加一部分的智能制造的技術(shù)，它們兩個之間互相相輔相成，很可能會取得比較好的發(fā)展。目前來看，解決的方案，特別是激光產(chǎn)業(yè)界，我們整個做得比較好的應(yīng)該是長江三角洲和珠江三角洲這兩個地方，他們已經(jīng)有很多的企業(yè)家，包括一些科研院所在考慮這個問題了。激光加工系統(tǒng)，包括機床的控制系統(tǒng)，還有一個整個的互聯(lián)，當(dāng)然包括互聯(lián)網(wǎng)。這三個要素如果抓得住以后，很可能將來有一個主流的方向，例如奧森迪科公司利用激光切割大系統(tǒng)，抓住三點，一個是激光切割，再就是多軸運動控制系統(tǒng)，再加上一個設(shè)備管理云平臺，通過三位一體來實現(xiàn)智能化，提高效率，節(jié)省成本，是這樣想的。
    去年，我做了一個調(diào)查，需求增長非�？�，下一步激光怎么發(fā)展，這是好多人都在討論這個問題。去年我們在去年做了一些智能制造非常優(yōu)秀的結(jié)果，我知道他們做了比較好的激光焊接系統(tǒng)等等，他們都是自己做出的一些涉及到不僅僅是激光加自動化的東西。例如大數(shù)據(jù)，這個我就不詳細(xì)講了，我也詳細(xì)學(xué)習(xí)一下。整個世界里頭正在發(fā)展，但是發(fā)展的方向，因為這個前沿，我們過去說前邊有很多發(fā)達國家，美國、日本、德國，我們可以去參考，或者是去借鑒。如果沒有參考和借鑒，就需要我們自己考慮。
    下面根據(jù)我個人的理解和我長期過去在外面的企業(yè)的研發(fā)機構(gòu)和產(chǎn)學(xué)研平臺，我感觸比較深的個人想法跟大家匯報一下。產(chǎn)業(yè)將來這幾個方向，恐怕也是大家公認(rèn)的幾個發(fā)展的方向。目前來說美國大的產(chǎn)業(yè)包括光子學(xué)相關(guān)占到一半，感覺到越來越快滲透到不相關(guān)的領(lǐng)域里邊。因此，這是我們統(tǒng)計的七家大的公司，第二就是大福（音），七巨頭占了一半左右產(chǎn)值。合并浪潮以后，在國外非常的普遍，在咱們國家目前還不是主流。
    這是我統(tǒng)計的，大概是12年的體現(xiàn)它一下下去規(guī)模不知道擴大了多少倍，十年大概十倍左右，因此是黃金的十年。這十年以后，我們自己產(chǎn)業(yè)好多人付出了心血，去年整個還是增長得比較快，但是也受到經(jīng)濟下行壓力的影響，已經(jīng)出現(xiàn)了一些比較困難的問題，但是增長還是接近19%，市場規(guī)模在全球也非常得好。
    產(chǎn)業(yè)可以這樣做，里面有一些什么問題，我也介紹一下，我個人覺得恐怕不是激光產(chǎn)業(yè)的問題，這個問題恐怕是比較普遍的，還是自主創(chuàng)造和自主研發(fā)能力，恐怕比較缺乏。因為研發(fā)能力里不是眼前的產(chǎn)品，而是三年五年，甚至是十年或者二十年過后的這種技術(shù)的積累。這里邊我因為時間的關(guān)系，原來也美國和日本的比較熟悉的例子，例如說過去我們讀大學(xué)的時候，就像過去我們年輕人生機勃勃，我那么大的時候，買一個家里頭日本的電器非常高興，洗衣機也好、電視也好，錄像機買不起。但是現(xiàn)在日本的電器幾乎絕跡了，它肯定在家電行業(yè)，從產(chǎn)業(yè)上是失敗的。但是你說它失敗了以后公司就解散了嗎？沒有，像索尼，還有包括日立，這幾個公司，因為我在日本待了二十年的時間，非常了解他們。他們不管電視，但是他們核心的技術(shù)轉(zhuǎn)移到其他的產(chǎn)品中。甚至這些產(chǎn)品不是終端產(chǎn)品，你看不見，他不賣給你，你手機里頭有多少是他的零件？你不知道。他轉(zhuǎn)移到你看不見的地方，而且用處在不斷地更新之中。
    舉一個例子，美國跟日本的物理學(xué)研究前十名，一半是企業(yè)的研究所，我在有些場合說了以后，有些人說怎么可能？一些大學(xué)都排在了后面。這樣未來我們國家如果能有優(yōu)秀的公司，像華為公司，它的物理學(xué)，甚至假如說電子學(xué)的研究水準(zhǔn)在咱們國家屬于前三名，這樣有很多人講創(chuàng)新這些事情就會相當(dāng)程度得到解決或者緩解。
    下面這個大家可能看過，這是2015年的全球創(chuàng)新企業(yè)百強，湯森路透社評選的，當(dāng)時日本超過了美國的企業(yè)，法國還可以，10%，德國較少，明顯后退。十分遺憾，中國大陸沒有，一家都沒有。下一年還不錯，中國大陸有一家進去了，就是華為。美國加日本占70%，這兩個國家企業(yè)的研發(fā)力量，不只是研發(fā)產(chǎn)品，好多基礎(chǔ)研究的水準(zhǔn)，在世界科學(xué)定義上占有一席之地，好多美國一流公司的首席科學(xué)，轉(zhuǎn)過身來就能到麻省理工當(dāng)正教授，大家知道他如何不容易當(dāng)，如果我們一些企業(yè)科學(xué)家一轉(zhuǎn)身可以當(dāng)正教授去了，這是我自己瞎想的。
    我們國家的2025，激光技術(shù)與其他學(xué)科發(fā)展，需要在座科技工作者和企業(yè)界朋友需要共同討論和努力的問題，謝謝大家。



激光制造與再制造技術(shù)及應(yīng)用研討會 介紹

會議以激光技術(shù)、增材制造及再制造相關(guān)光電技術(shù)為主題，針對航空航天交通領(lǐng)域高質(zhì)量復(fù)雜產(chǎn)品的全產(chǎn)業(yè)鏈以及全壽命維護等迫切需求，開展面向增材制造及再制造的設(shè)計、材料、工藝及裝備、檢測以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等相關(guān)光電技術(shù)應(yīng)用研討，提升增材制造及再制造技術(shù)的數(shù) 字化、智能化、高穩(wěn)定能力，驅(qū)動中國制造高質(zhì)量發(fā)展。

新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革與我國加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式形成歷史性交匯，為我國實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略提供了難得的重大機遇。制造業(yè)是創(chuàng)新驅(qū)動的主戰(zhàn)場，推動制造業(yè)先進性發(fā)展，是扭轉(zhuǎn)制造業(yè)低質(zhì)低效、重塑產(chǎn)業(yè)競爭力，實現(xiàn)新舊動能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵所在。大力發(fā)展先進制造業(yè)，是加快制造強國建設(shè)步伐，加速推動經(jīng)濟發(fā)展由數(shù)量和規(guī)模擴張向質(zhì)量和效益提升轉(zhuǎn)變的重要途徑，以實際行動貫徹落實黨的十九大精神的具體體現(xiàn)。

主辦單位：
中國光學(xué)工程學(xué)會
北京亦莊國際投資發(fā)展有限公司
承辦單位：
國際激光技術(shù)產(chǎn)業(yè)及應(yīng)用協(xié)同聯(lián)盟
再制造技術(shù)國家級重點實驗室
高能束流加工技術(shù)國家級重點實驗室
增材制造航空科技重點實驗室
高能束流增量制造工藝及裝備北京市重點實驗室
會議網(wǎng)址https://b2b.csoe.org.cn/meeting/show-48.html