金
陽(yáng)
博
士
英國(guó)利物浦大學(xué)激光加工學(xué)博士,廣西大學(xué)激光智能制造研究所導(dǎo)師,哈工大助理教授;
英國(guó)ALT有限公司董事,英國(guó)激光協(xié)會(huì)會(huì)員;深圳水滴激光科技創(chuàng)始人;
主持多項(xiàng)英國(guó)國(guó)家科研項(xiàng)目及校企合作項(xiàng)目,在SCI及權(quán)威學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表論著二十余篇。
主要研究方向包括激光清洗、超快激光表面微納米加工、超快激光平行多光加工、空間光調(diào)試器光束相位及激光偏振整形等
01
關(guān)于激光清洗技術(shù)
HydroLaser:金陽(yáng)博士您好!很榮幸能采訪您
金陽(yáng)博士:
您好您好,我也很高興能接受你們的采訪。
金:
好的。激光清洗工藝本質(zhì)上其實(shí)就是用激光能量穿透物體表面,在100飛秒左右物質(zhì)中的電子會(huì)開(kāi)始吸收能量震動(dòng),在物質(zhì)表面產(chǎn)生等離子體;大約7-10皮秒之后電子的能量轉(zhuǎn)移到晶格使晶格開(kāi)始震動(dòng),在10皮秒過(guò)后物體開(kāi)始產(chǎn)生宏觀溫度,被激光照射的局部材料這時(shí)會(huì)開(kāi)始升溫、熔化、汽化,從而達(dá)到清洗的目的。
激光清洗原理
HL:
這個(gè)解釋真專(zhuān)業(yè),不過(guò)有點(diǎn)太專(zhuān)業(yè)了(苦笑)。作為行業(yè)小白的普通人,我可以把這個(gè)過(guò)程大概理解為被清除材料通過(guò)激光吸收能量后加熱并瞬間蒸發(fā)汽化 嗎?這樣理解對(duì)嗎?
金:
這樣理解也可以(笑),是可以這么說(shuō)。
02
關(guān)于激光清洗應(yīng)用
HL:
金:
這個(gè)如果就應(yīng)用層面來(lái)說(shuō),說(shuō)起來(lái)就很廣泛了。比如就我目前從事的方向,激光清洗在新車(chē)制造領(lǐng)域和檢修維修領(lǐng)域的應(yīng)用來(lái)說(shuō)。
關(guān)于車(chē)體焊前焊后清洗,車(chē)體表面分層除漆,除銹除油,傳統(tǒng)的清洗方式都有各自的局限性:比如噴砂清洗會(huì)造成大量的粉塵污染,若是密閉箱里進(jìn)行小功率噴砂污染還相對(duì)較小,若是在開(kāi)放空間進(jìn)行大功率噴砂,會(huì)帶來(lái)巨大的揚(yáng)塵困擾。同時(shí)噴砂對(duì)工人健康的損害也非常嚴(yán)重,矽肺是噴砂工人常見(jiàn)的職業(yè)?。粷穹ɑ瘜W(xué)清洗會(huì)有清洗劑殘留,造成環(huán)境污染;干冰清洗成本高昂,次級(jí)產(chǎn)物不便回收,國(guó)內(nèi)排名在20-30名左右的輪胎廠,采用干冰清洗工藝一年的耗材費(fèi)用就接近80-120萬(wàn),運(yùn)營(yíng)成本非常高;超聲波清洗不能去除涂鍍層和亞微米顆粒污染等。
總的來(lái)說(shuō)這些清洗工藝都有各種各樣的不便,無(wú)法滿(mǎn)足制造業(yè)清洗環(huán)節(jié)對(duì)環(huán)?;蛘咝实囊?。
傳統(tǒng)噴砂大量揚(yáng)塵
金:
激光清洗作為一種工具,核心價(jià)值是替代現(xiàn)有工業(yè)清洗上有弊端的一些工具。
現(xiàn)在常用的工業(yè)清洗方式像剛剛說(shuō)的,都有它的優(yōu)缺點(diǎn)。激光清洗首先就技術(shù)層面來(lái)說(shuō)會(huì)比傳統(tǒng)清洗工藝更精確和干凈,比如漆層選擇性去除這一應(yīng)用上,激光清洗就可以精確去除到微米級(jí)別的某一層,并且去除后表面質(zhì)量達(dá)到Sa3級(jí),表面硬度、粗糙度、親疏水性等都能最大限度的原樣保存與此同時(shí),單位成本、能耗、效率和環(huán)境影響等方面基本都更好。這些都是激光清洗對(duì)比傳統(tǒng)清洗方式的優(yōu)勢(shì)所在。
所以目前激光清洗在航空航天領(lǐng)域,主要在航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件清洗、飛機(jī)蒙皮清洗;高鐵方面,像輪對(duì)清洗、高鐵表面漆層去除、焊前焊后清洗;還有模具類(lèi)比如汽車(chē)輪胎模具、輪胎內(nèi)壁清洗等領(lǐng)域都有應(yīng)用。
03
關(guān)于激光清洗市場(chǎng)
HL:可目前激光清洗好像依然還是比較小眾。
金:
是的,目前全球工業(yè)清洗市場(chǎng)規(guī)模約3600億元,而激光清洗只占工業(yè)清洗的1.16%。比重非常小。
金:
當(dāng)然。激光清洗市場(chǎng)接受度低的原因,基本可以總結(jié)為“不上不下”,我們對(duì)低端市場(chǎng)拼不過(guò)價(jià)格,對(duì)高端市場(chǎng)拼不過(guò)效率。
一些要求較低的市場(chǎng),會(huì)采用人工打磨來(lái)除漆除銹,角磨機(jī)只要幾百元,鋼絲刷、刮刀這些成本幾乎可以忽略不計(jì),與這些工具相比,激光清洗機(jī)過(guò)于昂貴,且體積也過(guò)于龐大。
在高端清洗市場(chǎng),目前在同等成本支出的情況下激光清洗比傳統(tǒng)清洗方式來(lái)講效率會(huì)更低。像現(xiàn)在船舶大修的除漆工作,船舷漆的面積非常大,有的用化學(xué)清洗,有的用高壓水清洗,也會(huì)很多船廠提出想用激光清洗,但目前的激光清洗在效率上還無(wú)法達(dá)到船廠的要求。
當(dāng)然,單純要提升效率,我們通過(guò)疊加功率就可以實(shí)現(xiàn),但功率提升后成本也幾十倍甚至上百倍提升,這意味著高效船舶清洗只能停留在理論,而無(wú)法進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用。歸根結(jié)底,還是性?xún)r(jià)比問(wèn)題。
HL:目前市場(chǎng)上最小的激光清洗機(jī)大概能做到多???
金:
目前小型激光清洗機(jī)可以做到拉桿箱大小,像我所在的水滴激光科技可以實(shí)現(xiàn)行李箱大小、高中低3個(gè)功率段的通用標(biāo)準(zhǔn)款產(chǎn)品,用以滿(mǎn)足普通場(chǎng)景的清洗應(yīng)用。
部分廠家做到了電腦主機(jī)大小,但這都還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,我們需要更低的價(jià)格、更小的體積。如果我們能做到香煙盒大小的激光清洗機(jī),極致的便攜性和性?xún)r(jià)比,激光清洗就會(huì)成為最常見(jiàn)的加工工具。
金:
一方面需要開(kāi)發(fā)高功率的激光清洗設(shè)備,因?yàn)楣β适切实幕覀児驹谌ツ昃褪菓{借自主研發(fā)的國(guó)內(nèi)首臺(tái)6000W高功率激光清洗設(shè)備拿下國(guó)內(nèi)激光行業(yè)最高獎(jiǎng)項(xiàng)紅光獎(jiǎng)的;
另一方面的思路我們判斷可以通過(guò)工藝層面的改進(jìn),以較低的成本來(lái)解決效率方面問(wèn)題,在這一塊上目前復(fù)合激光清洗是一個(gè)成功的工藝進(jìn)步的案例;
第三點(diǎn)也是最關(guān)鍵的一點(diǎn),需要有更多的企業(yè)投身這一市場(chǎng),量大了整體的成本才能降下來(lái)。激光清洗目前并不是在同行業(yè)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng),而是跨行業(yè)競(jìng)爭(zhēng),所有的激光清洗企業(yè)都是同一戰(zhàn)線的,我們需要共同推進(jìn)產(chǎn)品和工藝的進(jìn)步,去解決現(xiàn)存的痛點(diǎn),共同把市場(chǎng)做大。
高功率激光清洗設(shè)備才能滿(mǎn)足高端市場(chǎng)
金:
復(fù)合激光清洗就是用連續(xù)激光和脈沖激光進(jìn)行復(fù)合,先用半導(dǎo)體連續(xù)激光預(yù)熱、軟化材料,再用脈沖激光來(lái)剝離表面材料。
拿整體價(jià)格接近的純脈沖500W和復(fù)合清洗2300W(連續(xù)2000W+脈沖300W)來(lái)對(duì)比,我們發(fā)現(xiàn)復(fù)合激光清洗的性?xún)r(jià)比是純脈沖激光清洗的3倍。
就我們公司而言目前已有成熟的2000+300、4000+500、6000+1000復(fù)合激光清洗解決方案。未來(lái)也會(huì)繼續(xù)探索更高功率的應(yīng)用。
04
關(guān)于激光清洗未來(lái)
HL:這么說(shuō)您還是對(duì)激光清洗行業(yè)的未來(lái)抱持著充足的信心?
金:
是的,隨著國(guó)內(nèi)激光行業(yè)的爆發(fā),激光器光源價(jià)格不斷下降,未來(lái)激光清洗整機(jī)的價(jià)格也會(huì)下降。而當(dāng)激光清洗性?xún)r(jià)比提升后,它的銷(xiāo)量必然也會(huì)提高,市場(chǎng)由此逐步增大,人們對(duì)激光清洗的認(rèn)知和接受程度也會(huì)逐步增加。加上國(guó)內(nèi)這些專(zhuān)注于激光清洗的企業(yè)全身心開(kāi)發(fā)新技術(shù),找到傳統(tǒng)工藝的新的替代點(diǎn),我相信激光清洗必將逐步替代傳統(tǒng)清洗。
金:
您也辛苦。目標(biāo)雖然還很遠(yuǎn),但相信會(huì)有實(shí)現(xiàn)一天。我們共同努力。
金陽(yáng)博士水滴激光研發(fā)部顧問(wèn)團(tuán)隊(duì):
本篇內(nèi)容由錄音稿整理而成,有所改動(dòng)刪節(jié)。
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