激光清洗行業(yè)現(xiàn)狀
激光清洗是基于激光與物質(zhì)相互作用發(fā)展而來，與機械摩擦清洗、化學(xué)腐蝕清洗、液體固體強力沖擊清洗和高頻超聲清洗等傳統(tǒng)清洗方法相比，激光清洗具有環(huán)境友好、非接觸、可精準(zhǔn)控制、可實時監(jiān)控反饋和對基材無損微損等優(yōu)點，有望部分替代傳統(tǒng)清洗方法，成為目前具有很大發(fā)展?jié)摿Φ那逑醇夹g(shù)。
盡管激光清洗的出現(xiàn)最早可追溯到 20 世紀(jì) 60 年代，但針對這種創(chuàng)新型清洗技術(shù)的研究和應(yīng)用是從 20 世紀(jì) 90 年代才開始逐步擴大。近幾年，激光清洗成為激光再制造領(lǐng)域的研究熱點之一，國家重點研發(fā)計劃 2017 和 2018 連續(xù)兩年將激光清洗項目寫入指南。研究內(nèi)容也涵蓋工藝、理論、裝備及應(yīng)用，但國內(nèi)在激光清洗裝備和應(yīng)用方面的整體水平與國外仍有差距。
中國是公認(rèn)的制造大國，也是全球最大的加工國家，工業(yè)體量也是世界第一。 隨著帶來環(huán)境的問題，改變一些生產(chǎn)工序上的工藝和升級更加環(huán)保的清洗工藝，就成為非常迫切與必要的任務(wù)，激光清洗 / 除銹就是一項非常有發(fā)揮潛力的選擇。
據(jù)市場研究機構(gòu) Reportlinker 發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，到 2023年預(yù)計將達到 7.24 億美元，CAGR 為 4.22％。
2018-2023 年全球激光清洗市場規(guī)模預(yù)測（單位：億美元）。
資源來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理。
在不少屬于國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)中使用激光清洗技術(shù)，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益和社會效益是十分可觀的。利用我國現(xiàn)有的激光技術(shù)條件，開發(fā)配套的激光清洗設(shè)備，并使其在短時間內(nèi)實用化、產(chǎn)業(yè)化，是完全可能的，對推動高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展本身亦具有重要意義。
資料顯示，激光清洗目前已經(jīng)在包括微電子領(lǐng)域、文物保護、模具清洗、表面處理以及其他領(lǐng)域有著不同程度的應(yīng)用。
激光清洗國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
激光清洗的普遍應(yīng)用始于歐美國家，尤其歐洲國家普遍保留了大量的歷史文物和古老建筑，許多教堂、城堡、大學(xué)、博物館、雕塑等均有數(shù)百年甚至千年歷史，歐洲人十分注重這些“古董”的保護和修復(fù)，自 1990 年代中已開始把激光清洗技術(shù)用于文物修復(fù)去污。
傳統(tǒng)的機械清洗與化學(xué)清洗可能導(dǎo)致繪畫作品表層的物質(zhì)損傷，或者化學(xué)物質(zhì)對顏料的破壞。從而對繪畫藝術(shù)品造成不可修復(fù)的破壞。與這些傳統(tǒng)方法相比，采用激光清洗保護技術(shù)具有較高能量以及作用位置的可控性。紫外激光器由于單光子能量較高，利用光分解效應(yīng)破壞或削弱污染物之間的實現(xiàn)剝蝕，達到清洗目的。這是一個“冷”過程，對周圍不產(chǎn)生熱作用。因此不會對基體造成很大的影響。
據(jù)悉，2018 年以來，國內(nèi)各家激光清洗設(shè)備公司均取得了不錯的增長，保守估計在 2018 年上半年的銷售額比2017 年增長了超過 60%。一部分原因是目前從事激光清洗設(shè)備的企業(yè)增加，各式機器層出不窮，價格也有一定下降，另一方面，以往一些潛在用戶在觀望了解后，下決心采購用上激光清洗，期待科技帶來的新變化。
如今，國內(nèi)從事激光清洗的科研機構(gòu)包括中國工程物理研究院激光聚變中心、解放軍裝甲兵工程學(xué)院再制造中心、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、天津大學(xué)、江蘇大學(xué)、華中科技大學(xué)、南開大學(xué)等。
相關(guān)激光器廠家則主要有創(chuàng)鑫激光、銳科激光、杰普特光電、飛博激光、中科四象等，而從事激光清洗設(shè)備開發(fā)的企業(yè)則有大族激光智能裝備集團、華工激光、銘鐳激光、帝耐激光、艾思蘭、紐芬奇機電、武鋼華工、嘉信激光、奧華激光、匯澤激光、瑞豐光電、翔明激光、三江航天激光研究院等，其中個別企業(yè)最高可以提供 1000 W 的清洗機。目前國內(nèi)提供激光清洗用的光纖激光器最高功率水平達到 800W，由海富光子生產(chǎn)，創(chuàng)鑫激光正在配合研發(fā)工作；而在1000 W 功率水平則僅是 IPG 一家能夠提供。
挑戰(zhàn)與機遇 未來任重道遠
國內(nèi)的激光清洗發(fā)展受到環(huán)保需求和政策的驅(qū)動，目前仍存在不少問題：
◆用于清洗的國產(chǎn)激光器技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化還落后國外廠家很多；
◆激光清洗工藝應(yīng)用點很多，但沒有形成成熟的體系；
◆還沒有具備指導(dǎo)性的檢測方法、儀器和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
由于脈沖光纖激光器的功率局限，更高功率的激光清洗應(yīng)用，目前則要用上固體激光器，英國的 Powerlase 公司可提供 1600 W 用于激光清洗的固體激光器。一些從事配套產(chǎn)品的企業(yè)也順勢推出了激光清洗頭，比如金海創(chuàng)科技。較早開發(fā)的激光清洗機主要是手持式的，但由于激光的高亮度和高能量，使用高功率的激光時采用手持式也許不太適合，一些企業(yè)逐漸研發(fā)出了機器人激光清洗系統(tǒng)，包括銘鐳、嘉信、匯澤幾家，實現(xiàn)了自動化清洗控制，大大提高了清洗效率和人的安全。
在國家項目上，圍繞軍民用飛機蒙皮除漆清洗的重大需求，攻克多組分材料逐層精密無損去除機理、工藝技術(shù)，突破激光清洗質(zhì)量控制及其成套裝備研發(fā)等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)大功率光纖激光清洗技術(shù)在軍民飛機蒙皮清洗領(lǐng)域的示范應(yīng)用，為激光清洗技術(shù)和裝備的輻射及推廣提供技術(shù)、硬件和實踐基礎(chǔ)。
未來，國內(nèi)激光清洗產(chǎn)業(yè)將呈集群產(chǎn)業(yè)化的爆發(fā)式需求增長，傳統(tǒng)方法有望被快速替代；激光器技術(shù)則將有突破性發(fā)展；產(chǎn)業(yè)集群的成本大幅降低；高效率、小型化、專業(yè)化發(fā)展，同時追求高效率、小型化和專業(yè)化。
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