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“ 光 ” 之魅影 “ 激 ” 荡智造时代

来源:荣格 发布时间:2017-04-16 560
工业金属加工工业激光激光设备零部件光学材料与元件 展会报道
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2017 慕尼黑上海光博会回顾

作为亚洲最大的激光、光学、光电行业展会,第十二届慕尼黑上海光博会已于3月14-16日在上海新国际博览中心的N1-N4馆圆满举行。本届展会设立的独具特色的五大专题展示板块“激光器与光电子”、“激光生产与加工技术”、“光学与光学制造”、“检测与质量控制”、以及“成像,机器视觉”共吸引来自25个国家的929家展商,共同谱写“智能光制造”时代的无限魅力,展商规模较上届增长了16%;展示面积达49,360平方米,创历史新高;展会期间共接待了53,723名终端用户和专业观众到场,较上届增长了18%。同时,德国、法国、瑞士、日本、中国台湾均以展团形式亮相了本此展会。

“智能光制造”融合了激光、自动化、机器视觉等多项学科和技术,作为一项综合的先进生产力,在汽车、电子半导体、材料加工、航空航天、轨道交通、家电等制造行业获得了越来越广泛的应用,并且在产品性能、效能、精度、成本控制上等各方面都表现优异。多项技术的融合,使“智能光制造”突破了传统制造业的瓶颈,给现代制造业带来前所未有的生命力。

随着生产方式向智能、柔性、精细转变,构建以智能制造为根本特征的新型制造体系正在形成中。智能机器人与先进激光加工技术的融合,构建智能工厂的同时,更能提升加工工艺, 创造更大的产业空间,促进自动化向纵深发展。例如,激光加工机器人就将机器人赋予激光加工优势,让高端技术交叉融合,更好地服务于高端制造业,并被广泛应用在机械加工、喷涂、焊接等工序中,通过高精度工业机器人实现更加柔性的激光加工作业,在高端制造业中发挥着巨大作用。因此,本届光博会汇聚了发那科、ABB、KUKA、史陶比尔、安川等大批机器人企业,集中展示了激光加工机器人的“智能”魅力。



“光电技术正在稳步发展中。据预测,2020年全球激光市场将达到6,150亿欧元。中国仍是工业激光器和激光系统最为重要的应用市场。2017年,中国市场的需求仍将保持强势增长。基于此,本届光博会紧贴市场动向,不仅囊括了世界顶尖激光光电技术,也汇聚了国内外激光企业的明星代表。”慕尼黑博览集团副总裁Dr. Reinhard Pfeiffer说道。


汇聚行业前沿热点 同期学术活动精彩纷呈

短短三天,除了在现场强烈感受一波又一波的创新和前沿的“光电”产品及技术带来的冲击,一系列颇具学术和产业应用价值的同期会议和研讨会活动也极为吸睛。例如,展会同期的光学技术大会 PHOTONICS CONGRESS CHINA,议题丰富,聚焦行业热点话题,主题包括激光加工、先进激光器、光学技术、红外线成像技术、激光安全、光束分析等最新研发成果和进展,全面覆盖多个激光和光电子领域。这些会议包括第十二届国际激光加工技术研讨会(LPC 2017)、第四届中国激光市场高峰论坛、第十二届全国激光技术与光电子学学术会议暨2016中国光学重要成果发布会、工业用激光器及系统使用安全培训班、“现代光学制造工程与科学”(上海)国际研讨会。大会邀请了众多国内外知名学者,例如,英国曼彻斯特大学工程科学院李林教授和德国亚琛大学Reinhart Poprawe教授均对激光和光电技术最新进展和市场环境发表了各自的深入见解。每场会议都座无虚席,共吸引了2,771名观众听会。

德国通快也在展会期间举办了一场以“Laser Meets Science”为主题的“通快激光学术交流会”,邀请国内各大高校及研究所的技术专家,与通快德国的研发技术专家、产品专家共同交流当前国内外激光市场格局,分享和探讨最前沿的超短脉冲激光技术发展现状,预测和展望未来激光应用的发展趋势。

通快德国的超短脉冲激光研究总监 Dirk Sutter先生以“光束整形及通快超短脉冲激光器的应用 ”为题发表了演讲。他对通快旗下的超快型碟片激光器TruMicro 5000系列以及超快型光纤激光器TruMicro 2000系列产品在技术和应用层面做了介绍,并且解析了如何通过光束整形技术来提高超快激光器的产能。据悉,如今随着工业激光器和光学元件不断取得的进展,光束整形技术也持续取得突破和发展,通过灵活的方式来调整光束形状以满足各种特定应用的需求。而在近几年内,通快已经完全掌握了在工件上形成任意光束的技术,从而优化材料的加工过程。

同时,德国通快科研激光公司的Knut Michel先生也对通快Dira系列科研激光器及其独特应用做了分享。Dira碟片激光器彰显高功率与超快的完美结合:它能提供持续时间为1皮秒、脉冲能量高达200毫焦的脉冲——成为迄今为止最高的脉冲能量。Dira系列的灵活设计允许根据用户需求定制系统,可根据要求提供脉冲能量高达1 焦耳级别的产品。除此之外,Dira系列激光器还可以应用于激光光谱、电子动力学研究、分子处理、激光成丝与雷达等广泛的科学研究领域。

当下,在激光技术、机器人自动化技术成为推动我国制造业向全球价值链高端跃升的重要力量之一时,机器视觉行业的蓬勃发展为“智能制造”也带来了另一股革新力量。例如,海康威视携手Intel 在展会期间举行了“2017机器视觉技术研讨会”。以“智无止境,视取未来”作为主题,双方结合过去一年中新品的实际应用情况,与到场嘉宾共同探讨了算法、芯片发展趋势及机器视觉的技术革新方向,并探寻了不同视觉应用和方案选择。同时,海康机器人公司自主研发的VPU平台智能相机、万兆接口相机、2,900万高分辨率相机及Vericode软件平台也精彩亮相现场。

其它,当然还包括众多参展企业在各种展台举办的一系列产品推荐会和技术分享会等,可谓真正炮制出一场“光影夺目”的激光饕餮盛宴!


多款首发新品“ 激 ” 起千层浪

每年的光博会,势必集结全球激光界的各路豪杰,携他们最新的产品、技术及解决方案在这个大舞台上竞相争艳,今年也同样如此,不少激光企业带来了首发新品。首先,通快在展会第一天举行了隆重的新品发布会——宣布旗下智能激光产品再添新丁。这款新一代TruDisk 碟片激光器的发布过程颇具亮点,通快集团三位高层分别揭开了一个装有开启新品通道的数字密码信封,而这三组数字都代表了新款碟片激光器的产品优化性能。“10,000”表示通快全球碟片激光器装机量超过10,000台,“50%”代表激光器占地面积减小50%,“+/- 1%”则表示激光器在整个使用周期的激光功率稳定性。

通快新品发布会现场:
从左往右:通快集团全球高功率激光器产品经理Sebastian Zaske 先生; 通快集团激光技术部全球销售负责人Klaus Löffler 先生; 通快有限公司董事会副主席、激光技术和电子部门负责人Peter Leibinger 博士; 通快集团激光技术部应用中心负责人、通快中国激光技术部负责人Thomas Harrer 博士


“新一代的TruDisk 不仅是我们所研发的最智能、最先进一代的碟片激光器,同时也是最紧凑最节能的。结合我们基于状态监控的服务(Condition Based Services)来对激光器运行状态和趋势进行分析,新一代TruDisk 碟片激光器将会成为工业4.0生产线上完美的生产工具。” 通快集团激光技术部全球销售负责人Klaus Löffler先生在新产品发布会上如此评价。

这款碟片激光器内部结构的第二项重大改进是增加了全新的激光半导体,它是由通快在美国新泽西普林斯顿的工厂研发并生产的。这种新型的激光半导体不但紧凑且节能,能使成本不断降低,同时也减少了激光器的占地面积,仅有0.85平方米,这是目前几千瓦高功率激光器的生产标准。“工于精巧、锐不可当”的产品宣传语也恰到好处地概括了新一代TruDisk碟片激光器的这个特征。

恩耐激光也于本次展会期间在中国地区正式发布了其alta ™系列下的全新产品——alta ™ Compact 高功率光纤激光器。这款激光器是专为满足先进工业金属切割与焊接应用而研发设计的。据美国恩耐激光产品总监MichaelAtchley介绍,全新alta ™ Compact的功率段介于1,5kW至2.5kW,而体积却只有传统2kW 光纤激光器的一半,并同时兼具高性能以及高可靠性,为客户实现更卓越的加工处理结果和成本控制提供了保障。“其优越的性能首先体现在应用了恩耐首创的背反射隔离技术,能实现稳定不间断地加工包括镜面不锈钢,铝,黄铜和紫铜等在内的各种高反材料。其次,alta ™系列产品具备专利的电子设计,帮助客户在加工过程中实现最快至5μs出光响应时间,以及5%-100%的功率控制范围。”在Michael Atchley看来,激光对于整个制造业来说无疑是高科技新兴技术,和传统的激光器相比,光纤激光器不但能提高生产质量和效率,还能有效优化生产环境,在未来中国制造业的升级转型过程中,必将扮演重要的角色。



又如,嘉强在本届光博会上首发了两套开源OpenLaser 方案:分别为激光非金属三维切割平台和直线电机激光精密切割平台,致力为OEM 提供更完整、更快速的一站式“交钥匙”方案。据上海嘉强自动化技术有限公司总经理李思佳介绍,其中,LaserRobot一体式激光机器人能够有效解决激光非金属三维切割,主要应用于汽车内外饰、日用品塑料件、数码产品塑料件等几乎所有非金属行业。“随着工业4.0 脚步的迈近,当下大批量同类产品的生产愈发难以满足广大客户的需求,而LaserRobot采用FANUC 高精度、高柔性的机器人,配合内置式导光臂,实现CO2激光器的光路传输,旨在为用户提供高效、高柔性化、高性价比的非金属加工解决方案,适用于多品种少量定制。”因此,相比传统水加工方式,LaserRobot易耗件少、节能,大大降低维护成本,以切割汽车顶棚的最大效率核算,一年可以节省近22万元的成本。毋庸置疑,具有这样高新技术含量、市场覆盖率又极小的解决方案必受OEM厂商的青睐。


众说纷纭 共话 “光” 智造时代

根据《中国制造2025》的发展战略,激光技术在智能制造和绿色制造中的优势正不断扩大,面对新能源、新材料、信息显示、医疗等产业激增的需求,高端激光智能制造装备正迎来千载难逢的发展新机遇。武汉华工激光工程有限责任公司总经理邓家科在接受采访时表示,智能制造是全球制造业发展的趋势,激光制造紧密结合自动化、智能化,扛起了智能制造的大旗。本次展会,华工激光重点展示了“电子行业智能制造整体解决方案”、“汽车行业激光应用解决方案”两大激光行业解决方案。邓家科指出,目前国内工业及制造业正在从3.0向4.0迈进,各种智能化解决方案正在逐步完善。“经过四十多年的技术积累和应用工艺开发,华工激光打造了很多单一工作站、技术单元或产线。通过不断完善各单元技术,并开发关联性应用领域,我们很容易将单元技术整合成自动化综合解决方案,并不断引入机器人、机器视觉等自动化技术,为下一步的智能化做好准备。”

在智能化方面,华工激光也早有布局。“目前,我们通过建立云平台,将自动化单元有机结合起来,实现更加高效智能的生产与制造。例如,公司正积极与客户合作,利用云平台在全国范围内打造专业食品安全或汽车零部件关键信息等查询平台,实现对关键领域产品质量及安全性进行跟踪追溯分析。除此之外,还可以通过云平台对市场需求进行分析,实现按需分配智能化生产。未来华工激光希望建立完整的智能工厂,践行国家智能制造发展规划,为客户带来更多价值。”邓家科补充道。

更多企业也正不断迎合激光制造行业的智能化、信息化步伐。例如,深圳欧斯普瑞智能科技有限公司总经理石中表示,随着激光基础产业的成熟,未来会更多地向新技术、高精密、机联网的方向发展,对于激光设备企业来说需要拥有自己的技术开发能力,以面对差异化的新需求和新市场。

而在激光智能制造领域,欧斯普瑞也有着自己独特的举措。“首先,我认为激光企业应提高智能制造信息化生产的潜意识,深入用户端了解客户的激光智能制造需求,并结合数据公司将激光制造纳入系统架构与用户端信息系统进行数据信息对接。”石中表示,欧斯普瑞的视觉定位、读取、检测、数据上传系统已经为智能制造需求的企业进行了信息化生产的对接,主要为产品的追溯系统,用户端从企业数据系统中直接将激光工作内容下放至公司组建的系统进行激光加工制造,再将激光加工后的数据信息反馈至企业的数据系统中,实现激光与企业信息库的互联,达到信息化的生产制造目标。

近年来,激光与机器人的融合趋势愈演愈烈,激光加工技术联姻智能机器人,为打造高品质的“智能”工厂做出了巨大贡献。史陶比尔中国区销售经理曾志青在受访时指出,在激光加工领域,高精度、高柔性的系统解决方案是新趋势。史陶比尔在多种激光加工融合的柔性系统解决方案方面做了很多努力,例如如何让机器人在激光切割、激光焊接、熔覆等多种工艺中实现柔性生产、柔性生产单元的数字化编程、机器人自动转运、检测等。



“柔性化激光应用解决方案其实就是“云计算、大数据、物联网”等“互联网+”新兴技术与现代制造业高效的融合。数字化的编程、不同物料的自动识别及信息储存、自动检测与分类;所有生产数据可以长时间的保存、追溯,这些都是“互联网+”的最基本的形式。”他列举道:“采用柔性机器人激光加工系统能实现更加柔性化的生产和个性化定制。比如新能源汽车钣金件的生产:个性化的生产区别于传统的批量冲压(切边、冲孔),采用柔性机器人激光切割系统是通过数字编程由机器人针对不同的产品以及不同的位置进行加工,大幅降低模具设计时间和模具制造成本并对规模化要求显著降低,这些都是应对个性化造车提供的全新解决方案。”



苏州菲镭泰克激光技术有限公司总经理杨海青则给出了他的见解:“近年来,随着自动化技术的不断升级和普及,激光加工设备开始由单机版向联机版发展,多种配合自动化流水线、机器人、视觉定位等激光三维加工方案有了大面积的市场需求空间。”杨海青表示,交叉领域的技术融合,大大推进了激光加工设备的自动化发展速度,加工工艺被提升到了高于技术研发的地位。据悉,菲镭泰克专注于3D动态聚焦系统相关的技术整合,紧跟激光三维加工的主流趋势,推出视觉定位、机器人控制等应用加工工艺解决方案,旨在弥补设备自动化在加工工艺方层面的不足,促进激光应用设备的技术迭代和更新速度。


洞悉市场发展趋势 迎接新增长空间

2016年,全球经济陷入缓慢增长的新常态,而来自世界银行的报告显示全球激光市场的增长率却跑赢了全球经济增长率。据悉,全球工业激光器市场去年实现了10.2%的增长率,这种逆势表现主要归因于汽车、航空航天、能源、通信和微电子等关键工业部门的生产需求的助推。另据前瞻产业研究院发布的《2017-2022年中国激光产业市场前瞻与投资战略规划分析报告》数据显示,2007-2016年,中国激光行业整体保持稳健增长态势,行业复合增长率达到10.11%。截至2016年,中国激光产业的市场规模在236亿元左右。

作为发展势头持续看涨的朝阳产业,激光技术正以迅雷不及掩耳的速度革新着传统制造业的加工模式和手段。在本届光博会上,受访企业在谈及激光行业未来发展前景时,大多表达了乐观的观点。



当被问及各种激光器的发展趋势时,上海飞博激光科技有限公司总经理李骁军给出了独到见解。“仅仅从销售额的角度讨论哪种激光器占主导地位并不全面,还应结合具体的细分市场。比如,常说光纤激光
器正在取代传统的气体和固体激光器,但其实这主要是在金属切割和焊接领域;在非金属切割领域,如木材、亚克力、皮革等材料,目前仍然是气体激光器占主导地位。激光市场的发展就是不同激光器争夺各细分市场的过程,这种竞争一直都在上演,尤其是在某种新型激光器问世或有重大技术突破的时候。”

他补充表示:“在大功率连续激光器方面,直接半导体激光器的亮度正逐年提高,利用外腔波谱集束的半导体激光器的亮度甚至已经能够媲美光纤激光器。未来直接半导体激光器的应用领域应该会从表面处
理、热传导焊接向深熔焊、切割领域拓展,与光纤激光器展开竞争;在超快激光方面,虽然目前固体激光器占主导地位,但随着新型光纤技术的发展,超快光纤激光器将不断向高功率领域挺进,向固体超快激光器发起挑战。”另据悉,绿光大功率准连续光纤激光器也是一个很好的发展方向,有望从根本上解决高反材料难以切割和焊接的难题。飞博在这两方面已经有布局,正在加紧研发。在激光应用方面,李骁军指出,随着纳秒级大功率光纤激光器技术的不断成熟,涌现出一批新的应用,如异种金属焊接、激光清洗等。



作为独立的特种光纤专业制造商,睿芯致力为用户提供一站式特种光纤服务。武汉睿芯特种光纤有限责任公司的市场营销部部长李尤表示,随着数字化、智能化和网络化时代的到来,特种光纤行业将迎来前
所未有的发展机遇。“预计到2019年,全球特种光纤市场的年复合增长率将达到7.8%,到2019年,全球特种光纤产能有望增至8.417亿磅。其中,中国占增量的34%。从区域市场而言,北美、西欧和日本是全球最大的三个特种光纤市场,占全球总需求量的72%。未来5年,包括中国、印度在内的新兴经济体还将迎来特种光纤这一市场的快速发展。”李尤评价道。



“另外,随着智慧城市、云计算、大数据、物联网等新兴技术和模式的诞生,势必会对数据采集技术提出更高、更准确的要求。睿芯结合与中石油、中石化等多年合作基础,已经开始研发用于光纤传感的特殊光纤,并在部分区域进行了应用,取得了良好的应用效果。” 李尤补充道。



近几年,激光微加工也迎来了快速的发展。专注于激光精密加工技术和应用开发的美国Spectra-Physics(光谱物理)公司的高级市场总监 Herman Chui表示,当前激光微加工技术的发展势头极为迅猛,其中更短的波长(例如UV)或更短的脉冲( 例如皮秒和飞秒)等技术是显著的亮点。这一行业趋势也正与Spectra-Physics作为全球超快激光器以及单模UV 激光器领先供应商所展现的技术优势不谋而合。



“Spectra-Physics专注于精密激光应用,如移动设备的制造和清洁能源应用。我们相信,对更高性能,更低成本和更小型的移动设备的需求将继续助推激光精密应用和加工的需求。此外,随着清洁能源在光伏太阳能、用于能量存储的锂离子电池以及用于汽车的高效率LED 照明和轻质复合材料等领域被更广泛地采用,基于其卓越的性能、灵活性和经济性等优势,激光器定会被越来越多地用于各种制造工艺中。而诸如增材制造和生物医学诊断,设备和治疗等产业板块也是精密激光器极具前景的市场。” Herman Chui一一悉数。

谈及工业激光的发展,北京卓镭激光有限公司总经理王涛表示,相对于科研应用和医疗来说,工业加工领域的要求是最高级的。“首先它的工作环境一般都较为严苛,其次对激光器长时间的可靠性、稳定性
有最严格的要求。在卓镭本次展出的工业激光器中,主要应用于透明脆性材料的切割、微加工,以及无损微加工、精细打标等领域。能应用于PCB领域的高功率绿光激光器极具代表性。因其特有的高功率,在太阳能电池划片、陶瓷切割,包括触摸屏的制造过程中可以起到很多作用。”他介绍道。

在王涛看来,中国激光市场的发展趋势一直很好,而且增速非常快,几乎在每个领域的增速都要超过全球的增速。除了工业加工领域中最具代表性的光纤激光器持续走高外,一些新型激光器,如超快的皮秒、飞秒,高功率的紫外、纳秒以及绿光纳秒,在2016年的总体市场容量也都居高不下,处于不断增长中。

武汉锐谱科光电有限公司总经理张明高指出,现在整个激光行业产业在升级,国家产业在做调整,而绿光和紫外激光器属于冷光源,在精密加工(如应用于3C 产品和电子产品的雕刻、切割,PCB板、FPCB板的切割加工)等领域有独特的优势,它的热效应低,加工精度高,这正与国家的产业升级方向一致。“另外,国家也出台了新的规定,原先的喷墨打标,现全部改成了激光打标,因此我认为激光打标市场将会有显著的增长。这个变化预计需要2-3年的过渡时间。”他补充说道。



而在深圳联品激光技术有限公司总经理王军营看来,无论是光纤激光器、半导体激光器还是CO2激光器在市场需求量这个绝对值上都呈增长态势。从相对量来看,不管是从前几年的数据分析还是整个行业对
未来几年的预判,光纤激光器的发展最显眼和迅速,市场份额不断增大。

“激光器的要求越来越高,总体呈现为“4高1低”,即更高的功率,更高的光束质量,更高的可靠性和更高的智能化,同时更普及的价格。在应用方面,目前激光清洗以及超快激光精密加工是新趋势,正处于爆发的前夕,联品激光也将不遗余力投入资源去满足当下以及未来的市场需求。”王军营补充表示。


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