梅雪松,西安交通大學教授、博士生導師,長江學者特聘教授。“機械系統診斷與控制”教育部創新團隊帶頭人、西安交通大學學術委員會副主任。國家重點研發計劃“航空航天復雜構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控制專業委員會主任委員、中國機械工程學會機器人分會副主任委員,陜西省機器人產業技術創新聯盟副理事長兼秘書長、《機械工程學報》編委等學術職務。
梅教授是智能制造領域的著名專家,研究方向包括高檔數控技術、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,制造業是國民經濟的基礎產業,不同種類的機械加工都在制造業中發揮舉足輕重的作用,作為相對傳統的沖床、水切割、火焰切割技術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。火焰切割是作為最初傳統的切割方式只適合于粗加工,且在加工材料、加工質量與效率等方面,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展的根本原因在于,激光加工相比傳統加工的優勢非常明顯,生產效率高,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,不產生噪音,無環境污染。從產業規模來看,2015年,我國激光切割設備市場規模達到123.5億元,連續保持10%左右的行業增長率,呈現出高速增長的態勢,而傳統數控機床加工在近幾年內收到宏觀經濟和下游需求疲軟的影響,行業成長有限。激光加工技術正從廣度和深度兩方面逐步滲透到國民經濟的多個領域。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、表面處理等環節發揮了不可替代的作用。目前,歐美主要發達國家在大型的制造產業,如汽車、航空、造船、電子等行業中,基本完成了用激光加工工藝對傳統工藝的更新換代,進入“光時代”。
從我國發展戰略角度來看,《國家“十一五”科學技術發展規劃》就已提出,光電子與激光領域是我國在高新技術產業化重點發展的領域之一,國家在“十三五”發展規劃中,也將激光制造技術與裝備列入先進制造領域,作為國家重點發展對象。由此可見,今后伴隨著國家傳統產業的技術升級、產業結構調整、節能環保政策的推出以及產品個性化需求趨勢的發展,激光制造設備將在越來越多的領域普及,產業應用具有巨大的發展遠景。
梅教授非常看好激光制造,其中一個原因是國家大力推進“中國制造2025”發展戰略,其中一個重點領域是“高檔數控機床與基礎制造裝備”,激光切割機也是一種高檔數控機床。
他認為,制造業是國民經濟的主體,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發展的難題,雖然我國已成為全球最大的制造業生產國,但相比國際先進技術水平還相對落后,打造具有國際競爭力的制造業,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4.0”以及“中國制造2025”開啟了制造業轉型升級的“新篇章”,創新性開展先進制造、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”將數控機床和基礎制造裝備列為“加快突破的戰略必爭領域”,是國防設備現代化的重要保證,是國家生產能力、技術經濟實力的綜合體現。作為“中國制造2025”發展戰略,“智能化”成為制造業發展的重要方向之一,針對激光制造來說,激光易于控制,可以將激光加工系統、機器人系統與計算機數控技術等相結合,可構成高效智能化加工系統。另外,構建的激光高效智能加工系統,柔性化程度高、加工速度快、出產效率高、產品出產周期短,具有很廣闊的發展前景;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保的制造手段,形成新一代的激光智能制造產業鏈,將其廣泛應用于國民經濟的各個領域。所以,“中國制造2025”發展戰略對激光加工是一個重大的機遇,我們應當積極把握機遇,沉穩應對挑戰,將激光制造做大做強,擺脫高端激光制造技術與裝備嚴重依賴進口、國外在核心關鍵技術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“中國創造”邁進、促進我國產業結構升級與優化、做強我國制造業具有重要的戰略意義,也是我國“中國制造2025”戰略要求的具體落實。
本文刊登于《激光制造商情》2017年11月刊轉載請注明出處。