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光学博览
创鑫万瓦级激光器提振国产竞争力

随着“工业4.0”和“中国制造2025”战略的推进,中国制造业开始迈向高端化、智能化转型的进阶之路。由于市场对产品品质的需求不断提升,对加工工艺在精度和效率方面提出了更高的要求,传统的加工制造设备已显示出力不从心的一面,高端激光加工设备因而备受重视。在智能制造的这场东风之下,激光行业迎来了一场重大的发展机遇。

对于在“中国制造2025”背景下,制造业转型升级过程中面临的种种问题,OFweek激光网专程前往位于深圳的创鑫激光总部取经。创鑫激光副总经理胡磊亲自接待了我们,并从行业市场、产品技术、创鑫激光未来的规划布局等多个角度进行了解读。以下是本次采访的完整内容。

创鑫激光副总经理胡磊

1、OFweek:光纤激光器的市场越来越大,前景被普遍看好。那么,相比传统的激光器,光纤激光器的优势在哪里?更适合用在哪些领域?

胡磊:近年来,光纤激光器的市场缺口不断打开,在重型工业切割、焊接、以及一些表面处理工艺上的需求越来越多,并且仍旧保持着高速增长态势,仅在2017 年,全球光纤激光器销售额就达到了 20.39 亿美元。据英国分析公司IDTechEx预测,到2028年,全球光纤激光系统的销售额将达到89亿美元。

与传统激光器相比,光纤激光器拥有许多优势,比如更高效的光电转换效率、结构紧凑、能效低,在大功率的要求下体积仍可以做得更小型集约,也更为节能环保,这方面的优势让其更容易适应不同使用环境;光纤激光器的光束质量好,加工效果更有保障;对加工制造厂商们来说,光纤激光器还有一个很有优势的特点,就是其具有极强的稳定性,可以有效保障加工作业的开展,在使用寿命方面也更具优势。

除了上述提到的优势外,光纤激光器在工业制造领域拥有一个颇具前景的核心优势:工业机械柔性整合好。这个特性使得其与自动化、半自动化结合更为紧密,与当前智能化发展大趋势相契合。

2、与国外厂商们相比,在光纤激光器这一领域,我们存在哪些不足?就近几年来说,又有哪些突破?

胡磊:与IPG、通快、相干、SPI为代表的国外激光领域厂商们相比,国内在某些技术方面还存在一些差距,这些差距主要体现在上游的核心器件里。近年来,通过国内相关科研机构、企业的技术攻关,在一些关键点上取得了不少突破,这种差距已经缩小了许多。

以我们创鑫激光为例,创鑫激光除了不断加强在研发上的投入,也长期与上述科研机构、企业保持密切交流与合作,不断强化自身核心技术实力。截至2018年第二季度,创鑫激光累计授权国内外专利达208项,专利授权量保持增长势头。在知识产权和发明专利上,先后获得“2015年度深圳市宝安区知识产权优势企业”、“深圳市专利奖”、“广东专利金奖”等区级、市级、省级奖项。

创鑫万瓦级激光器提振国产竞争力

提到与IPG这些国外领军企业间的差距,我认为主要还是在全产业链垂直整合方面。创鑫激光也在不断强化自身研发能力,大多数关键核心器件都由自身研发,在这个方向上,创鑫与IPG走的是同一条路。自主器件与光纤激光器从研发到量产,创鑫激光在整个环节上都已成熟。目前,创鑫激光研发生产器件包括泵浦源、光隔离器、光合束器、声光调制器、高功率准直器、光纤光栅、切割输出头QBH、剥模器等数十种激光器核心光学器件。创鑫激光的销售网络不仅覆盖全国各地,还远销到亚洲、欧洲、美洲和中东等20多个国家和地区,引领国产激光产业崛起。

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其实我们也不必妄自菲薄,就国内市场而言,我们也存在极具优势的一面。这方面的优势主要在于我们更贴近市场。由于中国制造业的加工环境比较复杂,存在加工环境中温度湿度差异大,电压不稳等问题,这些现实条件倒逼国内厂家生产出更加“百毒不侵”的设备。与国外厂商相比,创鑫可以提供快速而完善的配套售后服务。因此,出于对自身产品技术的自信,以及对市场需求的深入理解,创鑫激光无惧与国内外行业巨头在市场上的正面博弈。

3、针对光纤激光器广阔的市场前景,贵公司有哪些规划布局?

胡磊:目前,随着新能源汽车的强势崛起,以汽车制造为代表的重型加工业对高功率光纤激光器的需求越来越大,国内厂商们也在积极投入研发,并取得许多关键性突破,不断有更高功率的光纤激光器面市。

在很长一段时间里,国内激光器制造厂商们竞相角逐的市场,始终集中在中低功率领域,而高功率激光器市场则被国外企业所垄断。近年来,这种状况开始被打破,创鑫激光于今年推出了一款12000W的超高功率多模连续光纤激光器,为国内在超高功率激光器领域争回一口气。

从去年开始,我们针对产品质量保证环节进一步增强投入,引入相关领域精英,采购先进检测设备。如可靠性测试中心,目前拥有数十人以上行业背景的工程师、技术精英,承载电路硬件测试、光学测试、软件测试、可靠性测试、ORT测试等职能,引入多台大型高精度环境及机械测试设备。同一时期,我们成立了专为中高功率系列打造的千级无尘光学检测中心,累计投入资金超2500万元,检测中心现已拥有近40名工程师、检验员,外购及自主搭建各类光学测试平台,针对包括芯片、光纤等核心原材料到各类光学器件及整机关键参数进行系统化检测。借助光学检测中心,我们全面优化了中高功率产品光路方案,产品性能和稳定性得到进一步提升。

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从今年4月份开始,我们展开了自制器件良率提升专项工作,对各器件车间良率进行排名,出台针对性奖惩制度。从目前情况来看,自制器件如隔离器、QBH、合束器、泵源、声光调制器等均达成目标,其中高低反光栅已经连续2个月保持100%合格率。器件的合格率保证了我们低中高功率产品的品质可靠性与稳定性,2018年小功率产品保持在0.5%以下的低返修率,较去年同期下降了30%,品质稳定性与国际任何一家激光品牌企业相比,都有巨大竞争优势。

我们计划于今年9月份之前完成ISO9001:2008 到ISO9001:2015质量管理体系升级认证审核,目前内审已经完成且通过,下一步我们将进入外审阶段。

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“工业互联网”这一概念最早由通用电气提出,通过软件、硬件相结合,强化设备之间的通讯能力等手段,让设备更高效智能地工作。可以预见的是,未来激光器内置的智能设备会越来越多,更高效地收集并监控设备数据,从而优化整个生产线,这也是创鑫激光正在着重发力的一个大方向。

4、目前,超高功率激光器在汽车制造、钣金加工等重型工业领域的应用越来越多,我们了解到贵公司推出了一款12000W的超高功率多模连续光纤激光器。能给我讲讲这一款激光器吗?它的优势在哪里?在这款产品研发过程中,碰到最大的难题是什么?

胡磊:我前面也提到过,长期以来国内高功率激光器市场都被国外激光巨头把持,缺少定价话语权。正是因为有感于此,创鑫激光一直致力于研发更高功率的激光器,以打破国外厂家的垄断地位,进而造福国内制造业。这款12000W的激光器正是创鑫激光不断强化核心能力后的产物。

这款激光器采用了创鑫独创的冷却方式,有效提升了散热效率。同时,创鑫激光在产品方案设计伊始便整体考虑了软件控制与硬件设计的融合,大大强化了设备的“脑力”,可以实现对激光器全动态的实时监控,确保设备处于正常工作状态,提升了设备长期工作的稳定性,保障企业的正常生产运作。

此外,这款12000W高功率激光器适应多种应用场景提出的激光加工机台,兼容QCS连接接头、QBH连接接头以及脉冲连接接头,以实现不用更换输出接头而完成不同材料的切割、焊接或打标工序的方案,适应超厚板材加工、超硬材料加工、超高速加工等高难的应用需求。

创鑫万瓦级激光器提振国产竞争力

我们这款激光器核心器件均为自主研发,包括高功率的合束器、高功率反射镜、高功率的泵浦源等。这就使得设备在可靠性、稳定性上更有保障,后期的设备维护工作也更简单。从毫瓦到数瓦,再到几十瓦、几百瓦、上千瓦,到目前的上万瓦,创鑫激光始终走在一条稳扎稳打的精进之路上,到如今达到能比肩国际厂商的一流水准,受到了海内外的广泛认可。

现阶段高功率产品研制成功及将来开发更高功率产品,主要在于攻克了关键器件及高功率单模块的技术瓶颈,如突破万瓦级能量合束技术,成为国内少数掌握核心技术的激光制造商;万瓦级QBH光输出头承载巨大激光能量及有效拦截回光冲击,而在器件方面,创鑫激光一向拥有强大的优势,拥有核心器件的自主研发实力,意味着掌握了产品研发的命脉。

另一方面,我们有雄厚的技术基础,研发团队大多数是公司多年的研发骨干,更是行业经验丰富的高层次高学历人才,包括我们拥有自己的院士专家工作站、以及被授予博士后创新实践基地。这些是我们得以不断攻克核心技术难关,不断推出更高端、智能化产品的坚实后盾。

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