激光现代制造技术与前沿综述

第1页，课件共17页，创作于2023年2月激光现代制造技术前沿综述人类文明的进步与制造技术的发展密切相关石人器力时制代造力加工火焰加工电加工激光加工

20世纪50年代开始，激光引领着制造技术进入激光制造时代第2页，课件共17页，创作于2023年2月激光现代制造技术前沿综述

激光制造是以激光光子作为能量的载体，通过光子与材料的相互作用，引起材料一系列的物理和化学变化，从而实现材料的制备、成型、改性和联结等。迄今为止，激光制造技术已形成了激光焊接、切割、打孔、刻槽、标记等十几种应用工艺，并且迅速取代传统加工方法，在汽车、电子、航空航天、铁路、船舶等工业部门广泛应用。

激光制造的益处缩短制造周期，提高加工效率：传统方法研制开发一代新车一般需要５～７年时间，采用计算机辅助设计和辅助制造技术后，新车型的开发周期缩短到了３年，在此基础上应用激光技术，新车型的开发周期缩短到７个月。

第3页，课件共17页，创作于2023年2月激光现代制造技术前沿综述

１９９８年美国国家研究理事会发布哈里森计划，指出“除了成功应用在信息领域外，激光技术对经济最重要的贡献是在制造业和加工业。因此，各个部门应该支持其发展，使光技术成为一个综合性学科，增进美国经济、军事实力。”在德国，政府制定了“尤利卡计划”、“激光２０００”、“德国２００２－２００６光学促进计划”等一系列发展规划，德国总理２００２年指出：电子、生物、激光技术是德国新的科技领域的三大发展重点。

从激光加工市场比较来看，２００２年的国际产值为２９．９亿美元（近２５０亿元人民币），而国内仅为１０．３亿元人民币，这说明国内传统工业技术改革和新兴工业市场留给激光加工还有很大空间。

光的诸多优势使其备受发达国家重视第4页，课件共17页，创作于2023年2月激光现代制造技术前沿综述我国现代激光制造技术在研究上取得显著成果，但从应用的水平和规模来看，与国际差距很大。产业化方面的情景不容乐观。差距存在原因：

客观：激光技术虽然先进，但它从诞生到现在毕竟才有几十年的时间，把它作为能源和工具，从起步、推广、大规模应用乃至产业化需要一个过程，尤其是在我国这样一个工业基础不是很强的国家里

主观：我国制造业很大一部分是组装业，引进的几乎是国外即将被转移或被淘汰的设备。目前对传统工艺的更新换代、对新工艺的设计的权利很难掌握在我们自己手里。同时，许多厂家知道激光制造好处有很多，但真的敢于投资、应用激光技术，做“第一个吃螃蟹的人”的厂商却非常少……激光制造技术的突破点：“１＋１＋1”，其中的‘１’指研究所，另一个‘１’指强有力的工业伙伴，中间的“1”则是指政府，政府在激光技术的推广中起着月老的作用。我国的激光现代制造技术现状——WHO做“第一个吃螃蟹的人”……

第5页，课件共17页，创作于2023年2月国家产学研中心学科带头人

左铁钏：全国政协委员，教授，博士生导师，京工业大学激光工程研究院院长，国家产学研激光技术中心副主任兼总工程师，中国光学学会激光加工专业委员会常务理事。1964年毕业于清华大学机械系，1986至1991年在德国不来梅射线技术研究所（BIAS）从事激光加工技术的研究，完成了13项欧共体和德国研技部的科研项目。

左铁钏教授1991年回国，1994年在国家经济贸易委员会的支持下组建了“国家产学研激光技术中心”，并先后主持了国家自然科学基金重点项目、973计划项目等36项重要课题，其中“大功率激光三维制造技术”、“大功率激光光束光斑质量诊断技术研究”的研究成果达到了国际先进水平。鉴于多年来左教授在我国汽车、钢铁、电子以及国防领域所做出的突出贡献，2001年9月北京市国际科学技术协会授予左教授特别贡献奖。从1996年左教授开始筹划创建一个国际级的研究基地——“中德激光技术中心”，2001年7月该项目获得中德双方政府部门的正正式批准，中心建筑面积5000平米，将装备价值3000多万元的国际先进水平的激光加工设备。左教授获得省部级科技进步奖4项，发表学术论文100余篇，出版专著1部，先后培养博士后1名、博士生7名、硕士生8名。第6页，课件共17页，创作于2023年2月国家产学研中心简介（NCLT）

中心经国家经济贸易委员会、国家教育部和中国科学院联合批准立项，得到国家经济贸易委员会支持，于1995年9月成立。

中心现有工作人员30余人，其中教授、副教授、高级工程师15人，博士后、博士、硕士18人。现在有10名博士生，78名硕士生在此攻读学位。

中心拥有国际一流的激光加工设备及测试手段，目前拥有2000m2的实验室和实验大厅。第7页，课件共17页，创作于2023年2月国家产学研中心简介（NCLT）中心的宗旨是“走产学研结合之路，走国际合作之路”。中心将成为激光加工技术研发中心，激光加工工程示范展示中心，激光加工技术服务中心，激光加工系统成套组装中心，激光加工学术交流和技术培训中心。中心将推动激光加工技术在我国工业界的广泛应用，成为加速我国激光加工技术产业化发展的技术基地。

第8页，课件共17页，创作于2023年2月2000m2的试验大厅第9页，课件共17页，创作于2023年2月国家产学研中心设备激光器板条CO2Nd：YAGKrF准分子波长（μm）10.61.06248nm模式接近TEM00高阶模高阶模重复频率1~5KHz0~1KHz1~50Hz功率1000/2500/3500/6000/20000550/1000/33004000万瓦加工范围3m×2m×1mm×±120°×n360°×n360°

光纤长10米120mm×120mm×5mm第10页，课件共17页，创作于2023年2月激光加工——二维精细切割1

不锈钢厚1mm铝合金0.8mm厚，小孔直径0.7mm单晶硅厚0.7mm不锈钢厚4mm第11页，课件共17页，创作于2023年2月激光加工——三维精细切割2大功率电子管栅极钼厚300微米，直径300微米航空发动机叶形孔不锈钢厚1mm，孔100微米切割陶瓷厚1.7mm色片工装铝合金厚度4mm第12页，课件共17页，创作于2023年2月激光加工——焊接锅炉用钢管

盒体铝合金厚3mm锅炉用钢管厚7mm汽车齿轮（16MnCr5）纸浆过滤器不锈钢第13页，课件共17页，创作于2023年2月激光加工——熔覆与热处理航空发动机叶片修复熔覆层宽2mm，厚1mm曲轴花键槽修复

曲轴花键槽修复（18Cr2Ni4W）熔覆层宽4mm，厚0.5mm线材轧辊修复，熔覆层8mm

导轨表面强化(材料:高强钢)

第14页，课件共17页，创作于2023年2月激光加工——生物芯片多种激光器联合制作具有复杂流路的生物芯片20个循环PCR微流控芯毛细管微流控芯第15页，课件共17页，创作于2023年2月国家产学研中心和企业合作简况一汽加长红旗轿车车身焊接后备箱的切割宝钢科研项目：激光高速在线打孔打标技术研究宝钢科研项目：大功率激光电工钢刻痕技术研究企业科研项目：激光打孔切割系统的研究与开发企业科研项目：