梅雪松,西安交通大學教授、博士生導師,長江學者特聘教授。“機械系統(tǒng)診斷與控制”教育部創(chuàng)新團隊帶頭人、西安交通大學學術(shù)委員會副主任。國家重點研發(fā)計劃“航空航天復雜構(gòu)件的激光精細制造工藝與裝備”項目首席科學家。
兼任國家科技創(chuàng)新2030“智能制造和機器人”重大項目專家組成員、十二五863計劃先進制造領域主題專家、科技部“數(shù)控一代示范工程”專家組成員、第七屆教育部科技委學部委員、中國自動化學會制造系統(tǒng)控制專業(yè)委員會主任委員、中國機械工程學會機器人分會副主任委員,陜西省機器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟副理事長兼秘書長、《機械工程學報》編委等學術(shù)職務。
梅教授是智能制造領域的著名專家,研究方向包括高檔數(shù)控技術(shù)、激光加工、機器人、運動控制等,跨多個學科,綜合科研能力突出,在行業(yè)擁有較大影響力。本刊有幸與梅教授交流,讓讀者能更深入了解梅教授團隊的研究成果。
梅教授談到,制造業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎產(chǎn)業(yè),不同種類的機械加工都在制造業(yè)中發(fā)揮舉足輕重的作用,作為相對傳統(tǒng)的沖床、水切割、火焰切割技術(shù)與裝備在市場上占有相當大的市場份額,他們保持著各自獨特的優(yōu)勢,但相對于激光切割等先進手段來說劣勢就顯得非常明顯?;鹧媲懈钍亲鳛樽畛鮽鹘y(tǒng)的切割方式只適合于粗加工,且在加工材料、加工質(zhì)量與效率等方面,存在較多的限制性因素;而沖床相對于剪床在曲線加工方面具有更多的靈活性,針對簡單圖形的薄板加工速度快,但對沖厚鋼板的能力有限,即使能沖也將造成工件表面塌陷,模具損耗大,且柔性化程度不高,目前,國外超過2毫米以上的鋼板切割加工一般都使用更為先進的激光切割;高壓水切割則是利用摻雜金剛砂的高速水射流對工件進行切割,對加工材質(zhì)幾乎無限制,切割厚度可超過0.1米以上,但其加工速度太慢、不環(huán)保、消耗品較高,且在切割金剛石、陶瓷等難加工材料時,在高質(zhì)高效方面存在很大的局限性。
所以,目前激光切割機床飛速發(fā)展的根本原因在于,激光加工相比傳統(tǒng)加工的優(yōu)勢非常明顯,生產(chǎn)效率高,自動化程度高,加工精度高,還可以對多種金屬、非金屬加工,特別是高硬度、高脆性及高熔點的材料,加工過程無刀具磨損,無接觸應力,不產(chǎn)生噪音,無環(huán)境污染。從產(chǎn)業(yè)規(guī)模來看,2015年,我國激光切割設備市場規(guī)模達到123.5億元,連續(xù)保持10%左右的行業(yè)增長率,呈現(xiàn)出高速增長的態(tài)勢,而傳統(tǒng)數(shù)控機床加工在近幾年內(nèi)收到宏觀經(jīng)濟和下游需求疲軟的影響,行業(yè)成長有限。激光加工技術(shù)正從廣度和深度兩方面逐步滲透到國民經(jīng)濟的多個領域。從應用領域來看,汽車、高鐵有50%-70%的零部件是采用激光直接加工完成的;航空航天領域中,激光加工已廣泛應用于飛機三維蒙皮、框架、直升機旋翼、發(fā)動機燃燒室等部件的切割以及焊接加工;在精細微加工方面,超短脈沖激光在光伏、液晶顯示、半導體、OLED等領域的鉆孔、刻線、劃槽、表面處理等環(huán)節(jié)發(fā)揮了不可替代的作用。目前,歐美主要發(fā)達國家在大型的制造產(chǎn)業(yè),如汽車、航空、造船、電子等行業(yè)中,基本完成了用激光加工工藝對傳統(tǒng)工藝的更新?lián)Q代,進入“光時代”。
從我國發(fā)展戰(zhàn)略角度來看,《國家“十一五”科學技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》就已提出,光電子與激光領域是我國在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點發(fā)展的領域之一,國家在“十三五”發(fā)展規(guī)劃中,也將激光制造技術(shù)與裝備列入先進制造領域,作為國家重點發(fā)展對象。由此可見,今后伴隨著國家傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、節(jié)能環(huán)保政策的推出以及產(chǎn)品個性化需求趨勢的發(fā)展,激光制造設備將在越來越多的領域普及,產(chǎn)業(yè)應用具有巨大的發(fā)展遠景。
梅教授非??春眉す庵圃?,其中一個原因是國家大力推進“中國制造2025”發(fā)展戰(zhàn)略,其中一個重點領域是“高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備”,激光切割機也是一種高檔數(shù)控機床。
他認為,制造業(yè)是國民經(jīng)濟的主體,是立國之本、興國之器、強國之基,目前,“大而不強”一直是困擾我國制造業(yè)發(fā)展的難題,雖然我國已成為全球最大的制造業(yè)生產(chǎn)國,但相比國際先進技術(shù)水平還相對落后,打造具有國際競爭力的制造業(yè),是我國提升綜合國力、保障國家安全、建設世界強國的必由之路。
“工業(yè)4.0”以及“中國制造2025”開啟了制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的“新篇章”,創(chuàng)新性開展先進制造、智能制造、智能裝備等研究是推動中國成為制造強國的重要舉措,“中國制造2025”將數(shù)控機床和基礎制造裝備列為“加快突破的戰(zhàn)略必爭領域”,是國防設備現(xiàn)代化的重要保證,是國家生產(chǎn)能力、技術(shù)經(jīng)濟實力的綜合體現(xiàn)。作為“中國制造2025”發(fā)展戰(zhàn)略,“智能化”成為制造業(yè)發(fā)展的重要方向之一,針對激光制造來說,激光易于控制,可以將激光加工系統(tǒng)、機器人系統(tǒng)與計算機數(shù)控技術(shù)等相結(jié)合,可構(gòu)成高效智能化加工系統(tǒng)。另外,構(gòu)建的激光高效智能加工系統(tǒng),柔性化程度高、加工速度快、出產(chǎn)效率高、產(chǎn)品出產(chǎn)周期短,具有很廣闊的發(fā)展前景;另外,習總書記系列講話中提出“既要金山銀山,又要綠水青山;綠水青山就是金山銀山”,“綠色制造”也是“中國制造2025”的主題之一,而激光加工作為一項綠色環(huán)保的制造手段,形成新一代的激光智能制造產(chǎn)業(yè)鏈,將其廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個領域。所以,“中國制造2025”發(fā)展戰(zhàn)略對激光加工是一個重大的機遇,我們應當積極把握機遇,沉穩(wěn)應對挑戰(zhàn),將激光制造做大做強,擺脫高端激光制造技術(shù)與裝備嚴重依賴進口、國外在核心關(guān)鍵技術(shù)裝備方面對我國實行封鎖的局面,提升我國高端激光制造技術(shù)與裝備的國際競爭力,這將對推動我國高端制造領域從“中國制造”向“中國創(chuàng)造”邁進、促進我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級與優(yōu)化、做強我國制造業(yè)具有重要的戰(zhàn)略意義,也是我國“中國制造2025”戰(zhàn)略要求的具體落實。
本文刊登于《激光制造商情》2017年11月刊轉(zhuǎn)載請注明出處。