激光加工还有多少可能？听完这场会，我悟了...

9月9日，由荣格工业传媒主办的“2021激光加工及智能制造技术论坛”在上海成功举办。此次会议共吸引了200多位来自汽车、航空、船舶、自动化等多个行业的用户企业参会。同期还举办了“2021激光加工行业-荣格技术创新奖”的颁奖典礼。

据权威分析机构MRFR发布报告称，预计2026年全球激光加工市场规模将达到61.1亿美元，2020-2026年的年复合增长率为7.3%。同时报告还指出，预测期内亚太地区的增长速度最快，尤其是定制打标和雕刻的需求不断增长，将持续推动亚太市场激光加工设备的增长。

■荣格工业传媒会议部总监 邵敏女士

回到国内市场，伴随着“十四五”规划实施，未来5年高端制造装备产业将得到快速发展。荣格工业传媒会议部总监邵敏女士在致辞中说，激光加工凭借高效率、低维护运营成本等优势，逐渐受到制造企业的青睐，以替代传统加工方式，给行业也带来了革命性的转变，加快升级换代的速度。对于激光企业而言，抓住历史机遇，就是把握市场先机。在政策扶持和市场利好的双重驱动下，相信激光加工行业将迸发出新的活力。

上午场

上海市激光技术研究所总工程师张伟教授在题为《智能制造趋势下，先进激光加工应用及展望》演讲中首先谈到，根据国外市场调研机构预测，2021年全球激光器市场总值有望达到近185亿美元，同比2020年增长率为15.5%，表现强劲。从应用领域看，目前仍以材料加工与光刻、光通信与光储存、科研与军用、医疗与美容、仪器仪表与传感器，娱乐显示与打印。具体而言，材料加工与光刻、通信与光存储仍是激光器市场应用最重要的两大市场。

张教授以智能化激光焊接系统为切入口，向现场嘉宾详细介绍激光加工智能化装备的发展趋势。智能化装备的特点有深度学习、过程认知和工艺控制。其中，深度学习和过程认知是前提，工艺控制是关键。智能化焊接设备可以基于材料对象，自动捕获最优的加工工艺参数，整个过程闭环处理，并可以实时监控。这样一种加工过程，也是智能化加工的典型代表。

最后，张教授还谈及了超快激光器、激光清洗、激光表面处理等领域的前沿应用。在他看来，“十四五”规划的实行对我国智能化装备提出了相应的要求，未来激光加工行业将围绕创新协调、共享开放以及绿色低碳的道路发展。

通快作为一家德国家族企业，成立于1923年，在过两年就要走过100周年的发展历程。目前，通快公司凭借机床装备以及激光的丰富技术，为汽车、新能源、光伏、半导体、医疗等行业提供整套的解决方案。

在《通快绿光激光器和一站式解决方案》演讲报告中，通快（中国）有限公司行业经理孙景鑫首先向现场嘉宾介绍了不同类型激光器的功能和应用场景。通快生产的激光器类型几乎涵盖了市场上所有类型的激光器，包括二氧化碳激光器、碟片激光器、光纤激光器、超快激光器等。尽管二氧化碳激光器现在已经被固体激光器大部分取代，但二氧化碳激光器仍是通快的重要激光器产品。荷兰ASML极紫外光刻机机，就采用了通快二氧化碳激光器作为光源，同时通快也是ASML独家的光源供应商。

作为全球唯一一家大功率碟片激光器的供应商。通快碟片激光器的最大优势是，相对于光纤激光器而言，其长时间功率输出稳定性可以保持在±1%。稳定的输出功率保证了熔宽、熔深的一致性，从而获得稳定的焊接质量。究其原因，其实在通快碟片激光器内部有一个激光功率计，其光电传感技术确保测量的高精度。如果功率偏差超过了设定值，激光功率计就会把信号传给泵浦单元，泵浦单元相应就会提高或者降低电流和电压，以此来稳定整个激光光路的功率稳定。

谈及通快绿光激光器，孙景鑫介绍到，通快绿光激光器的工作原理并不复杂，它是基于碟片激光器的光学平台而做的衍生开发产品。实际上，首先产生一束1030纳米波长近红外光，在进入传输光路之前还要经过非线性晶体，1030纳米波长就倍频为515纳米波长，这就是绿光激光器的来源。

对于激光器而言，最重要的指标是BPP值，而BPP值也决定了光束质量。通快目前绿光激光器的最大功率是3000瓦，对应的BPP值是8mm.mrad，全球也只有通快一家可以提供大功率连续绿光激光器。对于像铜这样的高反材料，使用通快绿光激光器可以在加工过程中提升工件对激光的吸收率。

随后，孙景鑫还向现场嘉宾介绍了通快的环芯可调技术即环形光斑，实际上体现的是通快基于单光学平台的分光技术。环芯可调技术基于碟片激光器的光学平台，激光在进入传输光纤前经过楔型开关，将一束激光分成了两束激光，分别进入传输光纤的内芯和外环。利用这种分光技术，内芯和外环的能量配比是任意可调的。环芯可调技术可有效降低焊接过程中的飞溅现象。

在激光加工领域，影响最终加工精度的因素越来越多。材料、光源、工艺、熔池、辅助气体等等都需要纳入考量的范围。要想实现工艺优化必须要经过实验，然而，实验设计的时间、人力和经济成本通常都很高，这使得多物理场仿真技术的优势凸显出来。

COMSOL中国应用工程师袁庆斌在其题为《多物理场仿真在激光加工技术中的应用》的演讲中以汽车制造业新兴的激光飞行焊技术为例，介绍了COMSOL可为用户提供的全套仿真技术。“首先是光源，简单讲激光头就是两个透镜，一个准直透镜，一个聚焦透镜，由于功率很高，如果透镜有一点点的损耗或者存在一些些杂质，就会导致受力变形，而受力变形则会导致光斑的温度漂移，影响加工精度。通过仿真分析，我们就可以预先控制这些现象，或者说优化加工过程。”

另外激光的飞行焊需要控制振镜及光学透镜的位置进行激光焊接，因此对光路的要求非常高。在实际操作前使用多物理场仿真技术对光路进行分析，能够极大节约非生产性时间。

此外，焊接过程需要涉及的辅助气体、熔池的实时流速、温度的变化，材料的相变都可以通过仿真模拟出来，在加工过程中，也能在后台实时显示。最后袁庆斌在现场分享了COMSOL与众多合作伙伴的合作案例。

当前，增材制造是行业的热门话题，也是之后最有希望成为激光行业风口市场的技术领域之一。上海市纳米科技与产业发展促进中心研究员周伟民博士在《激光增材制造技术新进展及新动态》演讲中，集中介绍了当前的几种主流增材制造工艺方式。其中，光固化成型法（SLA）利用紫外激光（355nm或405nm）为光源，用振镜系统控制激光光斑扫描，扫过之处的液体树脂就实现选择性固化。目前业界超大SLA光固化3D打印机可实现最大2.4米一体成型。

而选择性激光烧结成型法（SLS），是以CO2激光器为光源，利用计算机控制红外激光束对非金属粉末、金属粉末或复合物的粉末薄层进行扫描烧结，层层堆积，最后形成成形件。这种方式的特点有打印材料种类广泛，打印无需支撑，可打印任意形状零件，甚至是复杂内部结构的零件。

选择性激光熔融技术（SLM）是在激光的作用下将金属粉末选择性地熔化，加工出当前层的轮廓，然后工作平台下降一个图层厚度的距离，在当前层铺上金属粉末，如此层层加工，逐步堆叠成三维金属零件。但这种加工方式的缺点也很明显，就是加工速度较慢，零件尺寸受限。

谈及增材制造发展趋势，周伟民表示，人工智能、仿生制造、拓扑优化等都是未来的重点研究领域。复杂机构一体化设计通过增材制造，可以实现重量减轻、耐用性提升的双重目标。近年来，我国在增材制造领域也取得了不小的成果。华中科技大学的智能微铸锻，提出磁-电-光-力多能场多尺度混态成形模拟方法，建立形性并行设计-制造-测控集成智能系统，创立了中国领先世界的铸锻铣一体化超短流程绿色智能制造新模式与装备。

今年上海嘉强成立12周年。从起步阶段的一个中美贸易服务公司转型成为具有独立自主研发能力的技术导向型企业，目前已成为工业激光制造领域的细分市场领跑者。公司凭借领先的产品和技术优势，已和行业内的95%以上的知名激光设备制造企业建立了长期友好的合作关系，并且随着激光设备制造商的市场拓展走向世界各国。

在《基于xStudio平台的激光解决方案》报告中，上海嘉强自动化技术有限公司产品经理陆高华从XStudio平台介绍开始向现场嘉宾讲解软件平台的强大功能。经介绍，xStudio开放型引擎智能平台的核心是行业工艺积累和平台开放性可成长性，于2018年完成基础版本。平台包含PLC编程IDE开发、硬件配置工具的开发、EtherCAT主站开发、CNC内核开发、NC内核开发、机器人内核开发、设备三维数字仿真开发。

在技术层面，这款智能平台可实现如下功能：PLC及运动控制等自动化方向。单轴控制电机与CNC多轴插补控制；人工智能方向。加入人工智能算法，形成第三方可以直接调用的算法功能包；数字孪生方向。3D数字仿真CPS。目前，平台侧重于在激光加工、教育等行业，未来可扩展至通用自动化、数控、机器人、人工智能、数字工厂等行业。

演讲人围绕基于XStudio开发的数控切割系统平台、数控焊接系统平台、激光传导系统平台、产品线、平面数控系统和机器人数控系统，进行了分别介绍。以“LaserAhead智能激光数控系统”为例，陆经理指出，现在激光加工行业的发展趋势是，企业需要根据用户需求快速开发不同的软件功能和界面，搭配不同的硬件。一款产品打天下已经不适用于当前的客户需求，而是需要根据用户需求和行业机会不断进行定制化开发。

深圳市大族光子激光技术有限公司（简称“大族光子”），是大族激光旗下全资子公司，专业从事光纤激光器及其器件的设计研发、生产制造。大族光子光纤激光器涵盖中、高功率段，广泛应用于切割、切管、焊接、表面处理、3D打印、清洗等工业加工领域。大族光子提供“3+1”行业服务：从大族光子光纤激光器、激光头和数控系统“三大件”深度适配，到加工工艺数据库的全套解决方案。

在《万瓦光纤激光器关键技术及其应用》报告中，深圳市大族光子激光技术有限公司研发总监查从文博士谈到，光纤激光器的市场应用领域规模遥遥领先其他类型激光器。2020年在全球工业激光器产品结构中，光纤激光器以52.68%的占比排名第一。

对于6kW-20kW多模块万瓦级光纤激光器，系统复杂度进一步提高，多模合束方案对系统关键零部件的可靠性要求更为苛刻。查博士指出，光束质量只有控制在合适的范围内，才能匹配最合适的工艺窗口。大族激光通过优化子束的光束质量，独特设计的合束模组，实现对光束质量的精确控制。

他接着谈到，万瓦激光器是高端激光器的代名词，功率稳定是保证穿孔、切割、焊接等加工品质一致性的保证。大族光子采用特殊定制增益光纤，配合高质量泵浦源，实现功率的高度稳定。

据查从文介绍，配备大族光子的光纤激光器的激光切管机，可稳定高效地切割各种管材、槽钢等，广泛应用于医疗器械、不锈钢家具等领域。匹配激光焊接机，还可稳定高效地焊接各种板材。配备大族HL激光器的三维五轴激光切割机，可快速切割各种复杂形状的钣金件，如汽车热成型件、汽车覆盖件等，生产效率高、切割质量好。另外，大族光子的万瓦光纤激光器设备在激光熔覆、激光淬火，激光除锈、激光3D打印等领域方面，都有不同程度的应用。

中国船舶第十一研究所（上海船舶工艺研究所），是我国船舶行业以造船工艺现代化为目标的军用舰船、民用船舶和海洋工程等建造工艺研究的综合性应用研究所。该所高级工程师任闻杰博士在《船用高强钢激光焊接技术》演讲报告中，以传统焊接的现实不足为开篇向现场嘉宾点明了激光焊接在造船业发展的广阔前景。进入21世纪以来，造船发达国家像美国、日本、韩国、德国，对高功率激光与电弧复合焊接技术研究给予了极大的热情和关注，各工业化国家纷纷制定国家级规划。

随后，他与现场嘉宾分享了中船十一所在船用钢激光电弧复合焊焊缝成形工艺、厚壁高强钢超窄间隙激光热丝焊工艺和高强度不锈钢激光焊接工艺的最新研究成果。针对大型豪华邮轮薄板（低至5mm）结构多、距离长、跨度大等结构特点，研究所开展邮轮结构典型接头焊接工艺研究。研究发现，合适的电弧长度以及采用激光脉冲电弧复合焊接有助于降低焊接飞溅。

针对船舶和海洋工程中大厚度（30mm）高强钢结构的焊接需求，研究所开展厚壁高强钢超窄间隙激光热丝焊工艺研究。现场，任闻杰以图文并茂的方式，展示热丝电流对焊缝成形、厚壁高强钢结构件超窄间隙激光热丝焊接的影响因素。针对不锈钢船体结构低变形和低应力的焊接要求，同时不锈钢热膨胀系数大，导热率低等特点，研究所开展高强度不锈钢激光焊接工艺研究。他指出，在高强度不锈钢激光电弧复合焊焊缝成形过程中，激光前引导方式进行激光电弧复合焊接时，飞溅较多。因此，采用激光脉冲电弧焊模式进行焊接，可以大大降低焊接飞溅。

下午场

济南邦德激光股份有限公司国内市场部总监李磊在《万瓦行业应用及发展趋势》报告中谈到，2021年中国激光设备市场销售收入预测可达770亿元人民币，其中，激光切割设备市场规模预计将达到280亿元人民币。从中国激光行业宏观层面看，产业政策支持激光加工技术发展，国内激光设备市场渗透率不断提升，新兴应用领域快速发展，激光产业发展区域化将会更加集中。

从市场层面分析，中国激光行业也从过去的落后、跟跑到现在的并跑、领跑。新工艺、新技术已经国产化、量产化。在李磊看来，目前激光行业发展已经进入到第二个黄金期，而万瓦激光切割设备成为金属加工领域的风向标。紧接着，他从与等离子切割的对比、加工效率、应用场景等方面，讲解了万瓦激光切割设备的性能优势。尤其在极限切割能力上，万瓦激光切割设备具备显著优势。

在过去一年里，邦德激光接连开创行业佳绩。随着一批批万瓦设备成功交付客户，邦德激光在行业内逐渐打造自己的万瓦“朋友圈”。今年5月，在上海CME展上，邦德激光全球首发22,000W激光切割设备，与30,000W属于同一个技术平台，行业唯一。在过去两年时间里，邦德激光始终取得令人刮目相看的成绩。同时，公司也加紧加快在国内外的市场布局，为全球客户提供更加便捷的激光切割体验和服务。

在《激光技术在航空航天领域的应用及前景》报告中，上海航空航天精密机械研究所主任工程师倪加明博士介绍到，空客A380的两个区域有7个壳体部分采用激光焊接后，速度提高20%-40%，成本降低25%。同时，用激光焊接取代铆钉连接，从而使得整机重量减轻15%，同时增加了有效载荷，帮助飞机实现更高的飞行高度。随后，演讲人从激光焊接原理入手，并介绍了各工艺参数对焊接质量的影响。

激光焊接的特点总结为，能量密度高、焊接变形小、热影响区小、是精密焊接方法；焊接能量可精确控制，对不同材料、结构具有较高的适应性；光束很容易传输到任何位置，自动化很容易实现；同电子束焊接相比，不需要真空环境、不存在X-射线污染；深熔焊接的焊缝深宽比可达12:1。

在演讲的第二部分，倪加明博士讲述了激光增材制造在航空业的发展现状。目前，选区激光熔化成形技术（SLM）主要应用于航空发动机燃烧室、航空发动机喷气涡流器、金字塔形三角网翼和扭曲叶片整体叶轮。讲解过程中，演讲人以国外研究机构为例，和与会人士分享该技术在航空业领域的最新应用。采用激光直接沉积技术，在实现具有高性能大型钛合金结构件的制造上，尤其在大型整体带筋加强结构钛合金零件的快速成形上取得了很好的效果，解决了飞机复杂结构件的制造难题。

最后他总结到，激光增材制造发展趋势主要有以下三点：以高性能/多功能为驱动的激光增材制造材料-结构-工艺一体化及性能/功能的主动实现；面向激光增材制造的“多相材料”和“多材料”设计、制备与成形，以实现将“合适的材料添加到合适的位置”；基于激光增材制造创新结构设计，实现构件的高性能化和多功能化，以凸显“独特的结构实现独特的功能”；面向全尺寸构件和全工艺流程的激光增材制造工艺仿真、监测及优化关键技术与方法。

杰普特是一家由归国留学人员创办并拥有自主知识产权的企业。公司是国家高新技术企业，中国首家商用的脉宽可调高功率光纤激光器生产制造商，高精密光学测量系统是美国知名公司独家供应商。公司自2006年成立以来不断突破取得好成绩，并在2019年成功上市。

在《JPT先进激光器及其应用》演讲报告中，深圳市杰普特光电股份有限公司 对外合作部项目助理吴哲谈到，MOPA脉冲光纤激光器作为杰普特先进激光器的代表，具有脉冲宽度可灵活调节、工作频率调节范围大等特点。在具体加工应用中，演讲人将MOPA激光器和调Q激光器作对比，其中，MOPA激光脉冲响应延时低至0.4微秒；由于得到内部频率控制，高速加工时MOPA激光脉冲排列整齐；MOPA激光变频功能，可保证在图形拐弯处光点间距优化。

不同于传统的标刻领域应用，MOPA不再是打标激光器，而是高性能加工“神器”。MOPA激光器特别适用于精密切割、金属叠焊、晶圆划片等。针对激光清洗，杰普特推出了专用激光器型号，可以根据客户需求提供单模、多模；水冷、风冷型激光器。目前在国内广泛应用于激光除漆、激光除浮锈、模具/治具清洗等领域。公司的固体激光器具备防尘、放水、扩束内置的特点。公司生产的紫外激光器，在金属及塑料打孔上的边缘光滑，表现良好。此外，还可以在玻璃表面以及玻璃内部进行标刻，得到行业企业的认可。

当前在激光行业，超快激光器市场应该算得上是一个非常热的领域。在《超快激光诱导防伪微纳结构》报告中，中国科学院上海光学精密机械研究所研究员赵全忠教授围绕激光防伪技术与现场嘉宾分享这方面的最新技术应用。当前飞秒激光、皮秒激光和材料加工有三种方式，第一种是把激光聚焦到材料表面，这个材料是不透明的，比如说金属半导体；第二种是对于后面的材料，比如钢化玻璃、蓝宝石，激光可以达到材料内部进行加工。第三种加工就是3D打印，比如对光敏树脂可以进行光固化。

赵教授表示，脉冲激光打到材料表面时，实际上可以诱导出多种微米、纳米级结构。这些结构可以有不同的形状、颜色，还可以打出折射率的变化，裂纹和微孔洞。激光防伪技术，具体来说就是，第一个利用激光偏振选择性的防伪，第二个是利用选择性烧蚀——计算全息防伪，第三种叫透明材料内部防伪。赵教授就以上三种激光防伪技术，分别进行了介绍。

如今，激光加工技术在汽车制造行业应用广泛。伴随着产业的升级发展，汽车生产车间也从过去的自动化逐渐转向了数字化、智能化。江铃汽车正高级工程师彭惠平在江铃负责汽车焊接车间的规划建设，产品焊装工艺开发及投资工作。在主题为《激光焊接在商用车工厂的智能化应用》演讲报告中，他从国内汽车车身的激光工艺应用谈起，向现场嘉宾介绍不同车身部位对应不同的激光焊接工艺。

随后，他以江铃全顺商务车应用为例，详细讲解了车身在激光焊接时的具体情形。柔性自适应的激光焊接头系统由光导和聚焦系统、导向系统和压紧系统等组成，并整合了焊缝跟踪及压紧技术。采用900nm-1080nm波长范围的连续激光做能量源，用焊丝做机械式的焊缝跟踪传感器。这种接触式跟踪技术能确保ALO3精准的找到焊缝起始位置，并精确引导ALO3沿着焊缝轨迹作业；在焊接过程中，ALO3可以自适应的补偿焊缝侧向Y和高度方向Z的偏差。

谈及汽车工业发展方向，彭惠平表示，全球汽车厂商实现节能减排是共同选择，也是实现汽车工业可持续发展的必经之路。智能化、轻量化和制造过程绿色环保智能柔性，是提升自主品牌汽车性能品质和市场竞争力的重要手段。同时，也是带动国家整体工业实力提升、实现汽车及相关工业产业结构调整、产业升级的迫切需要。

如果您错过了这些精彩，

扫码注册，重温会议现场精彩演讲！

最后，再次感谢为本次大会顺利举办而提供了大力支持的赞助商们，如您也在寻找激光加工的智能制造解决方案，相信他们会有“办法”。如需联络，请在本文下方留言。