水滴激光创始人金阳:激光清洗会是未来

时间:2022-01-13 10:26来源:OFweek激光网作者:Big Bluebird 点击:
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摘要:金阳博士 英国利物浦大学 激光加工 学博士,前广西大学 激光 智能制造研究所导师,哈工大助理教授; 英国ALT有限公司董事,英国激光协会会员;深圳水滴激光科技创始人; 主持多项英国国家科研项目及校企合作项目,在SCI及权威学术会议上发表论著二十余篇。 主要研究方向包括 激光清洗 、 超快激光 表面微纳米加工、超快激光平行多光加工、空间光调试器光束相位及激光偏

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“激光清洗会是未来。”——金阳博士专访

金阳博士

英国利物浦大学激光加工学博士,前广西大学激光智能制造研究所导师,哈工大助理教授;

英国ALT有限公司董事,英国激光协会会员;深圳水滴激光科技创始人;

主持多项英国国家科研项目及校企合作项目,在SCI及权威学术会议上发表论著二十余篇。

主要研究方向包括激光清洗超快激光表面微纳米加工、超快激光平行多光加工、空间光调试器光束相位及激光偏振整形等。

01

关于激光清洗技术

HydroLaser:金阳博士您好!很荣幸能采访您

金阳博士:

您好您好,我也很高兴能接受你们的采访。

HL:

很高兴有这次机会能和您聊聊激光清洗的话题哈,我们都知道您在激光清洗这个领域积累了丰富的经验,无论是科研工作还是投身行业一线都有着相当的成就。您能先和我们大概分享一下激光清洗这个技术工艺的原理吗?

金:

好的。激光清洗工艺本质上其实就是用激光能量穿透物体表面,在100飞秒左右物质中的电子会开始吸收能量震动,在物质表面产生等离子体;大约7-10皮秒之后电子的能量转移到晶格使晶格开始震动,在10皮秒过后物体开始产生宏观温度,被激光照射的局部材料这时会开始升温、熔化、汽化,从而达到清洗的目的。

“激光清洗会是未来。”——金阳博士专访

激光清洗原理

HL:

这个解释真专业,不过有点太专业了(苦笑)。作为行业小白的普通人,我可以把这个过程大概理解为被清除材料通过激光吸收能量后加热并瞬间蒸发汽化 吗?这样理解对吗?

金:

这样理解也可以(笑),是可以这么说。

02

关于激光清洗应用

HL:

您能跟我们说说目前激光清洗对比传统的工业清洗手段都有哪些优势劣势、具体在应用层面上又有哪些不同吗?

金:

这个如果就应用层面来说,说起来就很广泛了。比如就我目前从事的方向,激光清洗在新车制造领域和检修维修领域的应用来说。

关于车体焊前焊后清洗,车体表面分层除漆,除锈除油,传统的清洗方式都有各自的局限性:比如喷砂清洗会造成大量的粉尘污染,若是密闭箱里进行小功率喷砂污染还相对较小,若是在开放空间进行大功率喷砂,会带来巨大的扬尘困扰。同时喷砂对工人健康的损害也非常严重,矽肺是喷砂工人常见的职业病;湿法化学清洗会有清洗剂残留,造成环境污染;干冰清洗成本高昂,次级产物不便回收,国内排名在20-30名左右的轮胎厂,采用干冰清洗工艺一年的耗材费用就接近80-120万,运营成本非常高;超声波清洗不能去除涂镀层和亚微米颗粒污染等。

总的来说这些清洗工艺都有各种各样的不便,无法满足制造业清洗环节对环保或者效率的要求。

HL:

嗯嗯,理解了,传统的工业清洗方式确实无法满足现在中国对制造业这块产业升级的需求啊。那激光清洗呢,它是否能满足制造业对清洗工艺的需求?

金:

激光清洗作为一种工具,核心价值是替代现有工业清洗上有弊端的一些工具。

现在常用的工业清洗方式像刚刚说的,都有它的优缺点。激光清洗首先就技术层面来说会比传统清洗工艺更精确和干净,比如漆层选择性去除这一应用上,激光清洗就可以精确去除到微米级别的某一层,并且去除后表面质量达到Sa3级,表面硬度、粗糙度、亲疏水性等都能最大限度的原样保存与此同时,单位成本、能耗、效率和环境影响等方面基本都更好。这些都是激光清洗对比传统清洗方式的优势所在。

所以目前激光清洗在航空航天领域,主要在航空发动机部件清洗、飞机蒙皮清洗;高铁方面,像轮对清洗、高铁表面漆层去除、焊前焊后清洗;还有模具类比如汽车轮胎模具、轮胎内壁清洗等领域都有应用。

“激光清洗会是未来。”——金阳博士专访

激光清洗在高铁除漆中应用

03

关于激光清洗市场

HL:可目前激光清洗好像依然还是比较小众。

金:

是的,目前全球工业清洗市场规模约3600亿元,而激光清洗只占工业清洗的1.16%。比重非常小。

HL:既然激光清洗有如此明显的优势,为什么目前市场接受度不高呢,这方面金阳博士方便和我们讲讲吗?

金:

当然。激光清洗市场接受度低的原因,基本可以总结为“不上不下”,我们对低端市场拼不过价格,对高端市场拼不过效率。

一些要求较低的市场,会采用人工打磨来除漆除锈,角磨机只要几百元,钢丝刷、刮刀这些成本几乎可以忽略不计,与这些工具相比,激光清洗机过于昂贵,且体积也过于庞大。

在高端清洗市场,目前在同等成本支出的情况下激光清洗比传统清洗方式来讲效率会更低。像现在船舶大修的除漆工作,船舷漆的面积非常大,有的用化学清洗,有的用高压水清洗,也会很多船厂提出想用激光清洗,但目前的激光清洗在效率上还无法达到船厂的要求。

当然,单纯要提升效率,我们通过叠加功率就可以实现,但功率提升后成本也几十倍甚至上百倍提升,这意味着高效船舶清洗只能停留在理论,而无法进入工业化应用。归根结底,还是性价比问题。

HL:目前市场上最小的激光清洗机大概能做到多小?

金:

目前小型激光清洗机可以做到拉杆箱大小,像我所在的水滴激光科技可以实现行李箱大小、高中低3个功率段的通用标准款产品,用以满足普通场景的清洗应用。

部分厂家做到了电脑主机大小,但这都还远远不够,我们需要更低的价格、更小的体积。如果我们能做到香烟盒大小的激光清洗机,极致的便携性和性价比,激光清洗就会成为最常见的加工工具。

HL:那高端市场上,激光清洗未来的方向,金阳博士您觉得大概会往哪方面发展?

金:

一方面需要开发高功率的激光清洗设备,因为功率是效率的基石,我们公司在去年就是凭借自主研发的国内首台6000W高功率激光清洗设备拿下国内激光行业最高奖项红光奖的;

另一方面的思路我们判断可以通过工艺层面的改进,以较低的成本来解决效率方面问题,在这一块上目前复合激光清洗是一个成功的工艺进步的案例;

第三点也是最关键的一点,需要有更多的企业投身这一市场,量大了整体的成本才能降下来。激光清洗目前并不是在同行业内竞争,而是跨行业竞争,所有的激光清洗企业都是同一战线的,我们需要共同推进产品和工艺的进步,去解决现存的痛点,共同把市场做大。

“激光清洗会是未来。”——金阳博士专访

高功率清洗设备是未来方向

HL:明白了,刚刚您提到的工艺上的进步,关于复合激光清洗这方面能给我们再详细讲讲吗?

金:

复合激光清洗就是用连续激光和脉冲激光进行复合,先用半导体连续激光预热、软化材料,再用脉冲激光来剥离表面材料。

拿整体价格接近的纯脉冲500W和复合清洗2300W(连续2000W+脉冲300W)来对比,我们发现复合激光清洗的性价比是纯脉冲激光清洗的3倍。

就我们公司而言目前已有成熟的2000+300、4000+500、6000+1000复合激光清洗解决方案。未来也会继续探索更高功率的应用。

04

关于激光清洗未来

HL:这么说您还是对激光清洗行业的未来抱持着充足的信心?

金:

是的,随着国内激光行业的爆发,激光器光源价格不断下降,未来激光清洗整机的价格也会下降。而当激光清洗性价比提升后,它的销量必然也会提高,市场由此逐步增大,人们对激光清洗的认知和接受程度也会逐步增加。加上国内这些专注于激光清洗的企业全身心开发新技术,找到传统工艺的新的替代点,我相信激光清洗必将逐步替代传统清洗。

HL:好的。感谢您的分享,也希望我们中国的激光清洗工艺能越来越好,走进世界前列。

金:

您也辛苦。目标虽然还很远,但相信会有实现一天。我们共同努力。

金阳博士水滴激光研发部顾问团队:

“激光清洗会是未来。”——金阳博士专访

本篇内容由录音稿整理而成,有所改动删节。

【光粒网综合报道】( 责任编辑:Jucy )
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