在國內制造業(yè)轉型升級的浪潮中,高端制造業(yè)對高強度、高精度加工的需求與日俱增。激光技術作為高端精密制造的核心支撐,在加速對傳統(tǒng)加工技術的替代中發(fā)揮著極為重要的作用。先進制造、智能制造、智能裝備對精密激光加工設備的需求也隨之增長。
筆者注意到一個有趣的現象——面對產業(yè)結構升級和傳統(tǒng)市場競爭加劇的局面,技術持續(xù)迭代帶來的產業(yè)設備升級換代需求,提高了固定資產投資的更新頻率,這也促使應用端客戶更愿意結合自身需求選擇定制化設備,以推動生產制程升級。
在精細微加工領域,激光精細微加工設備以加工質量好、效率高、速度快、非接觸式加工、材料損傷小等獨特優(yōu)勢,逐步成為高端精密制造領域的核心加工手段,展現出廣闊的市場前景。而開發(fā)定制化設備已成為重要的發(fā)展趨勢之一——因此,將激光光源、光路設計、運動控制平臺等技術有效融合的激光定制化設備開發(fā),或將大受市場青睞。
“定制化”激光精細微加工設備優(yōu)勢
激光精細微加工能夠在材料表面及三維空間內進行極致精細的雕琢,無論是復雜結構的成型,精細紋理的刻畫,還是微小孔洞的精確打孔,均能實現超乎尋常的精度控制。
以紫外、深紫外為代表的超短波長的納秒固體激光器和以皮秒、飛秒為代表的超快激光器具有精度高、高聚焦、“冷加工”的特點,能有效解決微加工過程中所面臨的技術難題,在激光精細微加工領域被廣泛運用,逐步滲透到電子、顯示、新能源、半導體等細分領域,極大地推動了相關產業(yè)的發(fā)展和進步。
盡管不同行業(yè)和客戶對加工的要求各不相同,但定制化可以根據具體需求提供個性化的加工設備和解決方案。如航空航天領域對零部件加工精度和可靠性要求極高,醫(yī)療行業(yè)醫(yī)療器械的制造需要精確加工和處理材料,都需要定制化的激光精細微加工設備。
通過定制化,可以針對不同材料和加工要求優(yōu)化激光加工參數和工藝,提高加工質量和效率。例如,根據不同硬度的材料調整激光的功率、頻率、脈沖寬度等參數,以達到最佳的加工效果。
定制化的激光精細微加工設備還可以根據客戶的生產環(huán)境和生產線要求進行設計和改造,更好地與客戶的生產系統(tǒng)相匹配,提高適應性和穩(wěn)定性。比如:為空間有限的生產車間定制緊湊型設備,為自動化程度高的生產線定制具備連接接口和控制系統(tǒng)的設備……
這些定制化的優(yōu)勢構成了激光加工設備備受青睞的因素。
“定制化”激光精細微加工設備實現方式
激光精細微加工設備的定制主要有以下三種方式:
1. 硬件定制
根據客戶需求選擇不同類型的激光器、光學元件、運動控制系統(tǒng)等硬件設備,并進行優(yōu)化組合和調試。例如,為需要加工高深寬比結構的客戶選擇功率更高、脈寬更短的激光器,為需要高精度運動控制的客戶選擇精度更高的運動控制系統(tǒng)。
2. 軟件定制
根據客戶需要開發(fā)定制化的控制軟件,實現對激光加工過程的精確控制和監(jiān)測??刂栖浖梢栽O置不同的加工參數、路徑和模式,同時對加工過程中的數據進行實時采集和分析,以便及時調整參數保證加工質量。
3. 系統(tǒng)集成
將激光精細微加工設備與客戶的生產線或其他設備進行系統(tǒng)集成,實現自動化生產。這需要考慮設備之間的接口、通信協議、數據傳輸等問題,確保整個生產系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
“定制化”激光精細微加工設備的市場前景
從宏觀來看,雖然我國激光加工設備行業(yè)發(fā)展迅速,但在高端設備領域仍依賴進口。隨著國內企業(yè)技術水平的不斷提高,國產替代趨勢日益明顯。定制化的激光精細微加工設備可以結合國內企業(yè)實際需求,提供性價比更高的產品和解決方案,具有較大的國產替代空間。
可喜的是,目前,激光精細微加工設備市場競爭格局較為分散,尚未形成壟斷局面,這為新進入的企業(yè)提供了窗口期。而且,《中國制造2025》明確提出要大力發(fā)展高端裝備制造,提高我國制造業(yè)的核心競爭力,激光精細微加工設備作為高端裝備制造的重要組成部分,將得到政策的大力支持。
從微觀來看,下游細分市場對激光精細微加工設備的需求正持續(xù)增長,對激光裝備制造企業(yè)而言,有著巨大的待開發(fā)空間,眾多客戶的個性化需要有待定制化的激光精細微加工設備滿足——
1. 電子行業(yè)
電子產品小型化、輕薄化、集成化的發(fā)展趨勢對精細微加工的要求不斷提高。在集成電路制造中,芯片線寬不斷縮小,需要高精度激光加工設備進行晶圓切割、光刻、打孔等操作;消費電子領域如手機、平板電腦等產品的內部零部件加工和屏幕切割、修復也需要激光精細微加工設備。隨著5G、人工智能、物聯網等新興技術的快速發(fā)展,電子行業(yè)對定制化激光精細微加工設備的需求將持續(xù)增長。
2. 半導體行業(yè)
半導體產業(yè)是激光精細微加工設備的重要應用領域。在晶圓切割、芯片封裝等環(huán)節(jié),對加工精度和工藝要求極高,激光加工具有獨特優(yōu)勢。隨著半導體行業(yè)的發(fā)展,新的材料和工藝不斷涌現,如第三代半導體材料的加工,對激光加工設備的需求也在增加。定制化的激光精細微加工設備可以為半導體企業(yè)提供專業(yè)的加工解決方案,市場前景廣闊。
據筆者了解,激光精細微加工龍頭——德龍激光已在半導體行業(yè)取得了巨大的成功。
3. 醫(yī)療行業(yè)
前文已提到,醫(yī)療領域對激光精細微加工設備的需求不斷增長。激光可以用于制造微型醫(yī)療器械、生物傳感器、植入物等產品,這些產品需要高精度的加工工藝以確保安全性和可靠性。定制化的激光精細微加工設備可以滿足醫(yī)療行業(yè)對產品個性化、高精度的加工需求,具有較大市場潛力。
4. 汽車行業(yè)
汽車行業(yè)朝著智能化、電動化、輕量化方向發(fā)展,激光精細微加工設備在汽車零部件制造和汽車電子生產方面發(fā)揮重要作用。例如汽車發(fā)動機零部件的加工和汽車電子線路板的切割、焊接等都需要高精度激光加工設備。定制化的激光精細微加工設備可以為汽車企業(yè)提供高效、精準的加工解決方案,市場前景較好。
5. 航空航天行業(yè)
航空航天領域對零部件加工精度和質量要求極高,傳統(tǒng)加工方法難以滿足要求,激光精細微加工設備具有獨特優(yōu)勢。如飛機發(fā)動機葉片和衛(wèi)星零部件的加工都需要高精度激光加工設備。定制化的激光精細微加工設備可以為航空航天企業(yè)提供專業(yè)的加工解決方案,市場前景廣闊。
當然,以上只是筆者認知中的幾個主要應用端,仍然有更多的應用端市場有待激光裝備制造企業(yè)的開發(fā)。
結語
激光精細微加工設備以其特點和優(yōu)勢,在高端精密制造領域發(fā)揮著越來越重要的作用。定制化的激光精細微加工設備更是滿足了不同行業(yè)客戶的多樣化需求,具有廣闊的市場前景。在技術優(yōu)勢、下游應用需求增長和行業(yè)競爭格局帶來的機遇下,以及政策的大力支持下,筆者認為,激光精細微加工設備行業(yè)有望迎來快速發(fā)展的新時代。
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