激光現(xiàn)代制造技術與前沿綜述

第一頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一激光現(xiàn)代制造技術前沿綜述人類文明的進步與制造技術的發(fā)展密切相關石人器力時制代造力加工火焰加工電加工激光加工

20世紀50年代開始，激光引領著制造技術進入激光制造時代第二頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一激光現(xiàn)代制造技術前沿綜述

激光制造是以激光光子作為能量的載體，通過光子與材料的相互作用，引起材料一系列的物理和化學變化，從而實現(xiàn)材料的制備、成型、改性和聯(lián)結等。迄今為止，激光制造技術已形成了激光焊接、切割、打孔、刻槽、標記等十幾種應用工藝，并且迅速取代傳統(tǒng)加工方法，在汽車、電子、航空航天、鐵路、船舶等工業(yè)部門廣泛應用。

激光制造的益處縮短制造周期，提高加工效率：傳統(tǒng)方法研制開發(fā)一代新車一般需要５～７年時間，采用計算機輔助設計和輔助制造技術后，新車型的開發(fā)周期縮短到了３年，在此基礎上應用激光技術，新車型的開發(fā)周期縮短到７個月。

第三頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一激光現(xiàn)代制造技術前沿綜述

１９９８年美國國家研究理事會發(fā)布哈里森計劃，指出“除了成功應用在信息領域外，激光技術對經濟最重要的貢獻是在制造業(yè)和加工業(yè)。因此，各個部門應該支持其發(fā)展，使光技術成為一個綜合性學科，增進美國經濟、軍事實力。”在德國，政府制定了“尤利卡計劃”、“激光２０００”、“德國２００２－２００６光學促進計劃”等一系列發(fā)展規(guī)劃，德國總理２００２年指出：電子、生物、激光技術是德國新的科技領域的三大發(fā)展重點。

從激光加工市場比較來看，２００２年的國際產值為２９．９億美元（近２５０億元人民幣），而國內僅為１０．３億元人民幣，這說明國內傳統(tǒng)工業(yè)技術改革和新興工業(yè)市場留給激光加工還有很大空間。

光的諸多優(yōu)勢使其備受發(fā)達國家重視第四頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一激光現(xiàn)代制造技術前沿綜述我國現(xiàn)代激光制造技術在研究上取得顯著成果，但從應用的水平和規(guī)模來看，與國際差距很大。產業(yè)化方面的情景不容樂觀。差距存在原因：

客觀：激光技術雖然先進，但它從誕生到現(xiàn)在畢竟才有幾十年的時間，把它作為能源和工具，從起步、推廣、大規(guī)模應用乃至產業(yè)化需要一個過程，尤其是在我國這樣一個工業(yè)基礎不是很強的國家里

主觀：我國制造業(yè)很大一部分是組裝業(yè)，引進的幾乎是國外即將被轉移或被淘汰的設備。目前對傳統(tǒng)工藝的更新?lián)Q代、對新工藝的設計的權利很難掌握在我們自己手里。同時，許多廠家知道激光制造好處有很多，但真的敢于投資、應用激光技術，做“第一個吃螃蟹的人”的廠商卻非常少……激光制造技術的突破點：“１＋１＋1”，其中的‘１’指研究所，另一個‘１’指強有力的工業(yè)伙伴，中間的“1”則是指政府，政府在激光技術的推廣中起著月老的作用。我國的激光現(xiàn)代制造技術現(xiàn)狀——WHO做“第一個吃螃蟹的人”……

第五頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一國家產學研中心學科帶頭人左鐵釧：全國政協(xié)委員，教授，博士生導師，京工業(yè)大學激光工程研究院院長，國家產學研激光技術中心副主任兼總工程師，中國光學學會激光加工專業(yè)委員會常務理事。1964年畢業(yè)于清華大學機械系，1986至1991年在德國不來梅射線技術研究所（BIAS）從事激光加工技術的研究，完成了13項歐共體和德國研技部的科研項目。

左鐵釧教授1991年回國，1994年在國家經濟貿易委員會的支持下組建了“國家產學研激光技術中心”，并先后主持了國家自然科學基金重點項目、973計劃項目等36項重要課題，其中“大功率激光三維制造技術”、“大功率激光光束光斑質量診斷技術研究”的研究成果達到了國際先進水平。鑒于多年來左教授在我國汽車、鋼鐵、電子以及國防領域所做出的突出貢獻，2001年9月北京市國際科學技術協(xié)會授予左教授特別貢獻獎。從1996年左教授開始籌劃創(chuàng)建一個國際級的研究基地——“中德激光技術中心”，2001年7月該項目獲得中德雙方政府部門的正正式批準，中心建筑面積5000平米，將裝備價值3000多萬元的國際先進水平的激光加工設備。左教授獲得省部級科技進步獎4項，發(fā)表學術論文100余篇，出版專著1部，先后培養(yǎng)博士后1名、博士生7名、碩士生8名。第六頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一國家產學研中心簡介（NCLT）

中心經國家經濟貿易委員會、國家教育部和中國科學院聯(lián)合批準立項，得到國家經濟貿易委員會支持，于1995年9月成立。

中心現(xiàn)有工作人員30余人，其中教授、副教授、高級工程師15人，博士后、博士、碩士18人。現(xiàn)在有10名博士生，78名碩士生在此攻讀學位。

中心擁有國際一流的激光加工設備及測試手段，目前擁有2000m2的實驗室和實驗大廳。第七頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一國家產學研中心簡介（NCLT）中心的宗旨是“走產學研結合之路，走國際合作之路”。中心將成為激光加工技術研發(fā)中心，激光加工工程示范展示中心，激光加工技術服務中心，激光加工系統(tǒng)成套組裝中心，激光加工學術交流和技術培訓中心。中心將推動激光加工技術在我國工業(yè)界的廣泛應用，成為加速我國激光加工技術產業(yè)化發(fā)展的技術基地。

第八頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一2000m2的試驗大廳第九頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一國家產學研中心設備激光器板條CO2Nd：YAGKrF準分子波長（μm）10.61.06248nm模式接近TEM00高階模高階模重復頻率1~5KHz0~1KHz1~50Hz功率1000/2500/3500/6000/20000550/1000/33004000萬瓦加工范圍3m×2m×1mm×±120°×n360°×n360°

光纖長10米120mm×120mm×5mm第十頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一激光加工——二維精細切割1

不銹鋼厚1mm鋁合金0.8mm厚，小孔直徑0.7mm單晶硅厚0.7mm不銹鋼厚4mm第十一頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一激光加工——三維精細切割2大功率電子管柵極鉬厚300微米，直徑300微米航空發(fā)動機葉形孔不銹鋼厚1mm，孔100微米切割陶瓷厚1.7mm色片工裝鋁合金厚度4mm第十二頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一激光加工——焊接鍋爐用鋼管

盒體鋁合金厚3mm鍋爐用鋼管厚7mm汽車齒輪（16MnCr5）紙漿過濾器不銹鋼第十三頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一激光加工——熔覆與熱處理航空發(fā)動機葉片修復熔覆層寬2mm，厚1mm曲軸花鍵槽修復

曲軸花鍵槽修復（18Cr2Ni4W）熔覆層寬4mm，厚0.5mm線材軋輥修復，熔覆層8mm

導軌表面強化(材料:高強鋼)

第十四頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一激光加工——生物芯片多種激光器聯(lián)合制作具有復雜流路的生物芯片20個循環(huán)PCR微流控芯毛細管微流控芯第十五頁，共十七頁，編輯于2023年，星期一國家產學研中心和企業(yè)合作簡況一汽加長紅旗轎車車身焊接后備箱的切割寶鋼科研項目：激光高速在線打孔打標技術研究寶鋼科研項目：大功率激光電工鋼刻痕技術研究企業(yè)科研項目：激光打孔切割系統(tǒng)的研究與開發(fā)企業(yè)科研項目：