科创中国

水导激光利用水束光纤传导激光及其冷却、冲击效应，具有加工热影响区小、无需实时调焦、切槽壁面平直、切缝深宽比大、绿色、无污染等优点，在航空航天、MEMS、IC、3C产品、光伏、轨道交通、生物医疗等领域中诸如Si、SiC、蓝宝石、玻璃、CFRP等高熔点、高脆硬性难加工材料的高精度加工中应用广泛。本项目针对战略新兴领域高熔点、高硬脆性、难加工材料的高效率、高质量加工需求，突破了国外对水导激光加工装备的关键技术封锁，实现了水导激光加工装备的自主研发。在水束与高功率密度激光高效耦合可控的基础上，通过水导高功率密度激光加工实验研究，厘清了水导激光划切硬脆性材料的高质量高效率去除机理、工艺参数优化规律，建立了“水导高功率密度激光系统的优化设计-加工机理-加工质量-加工效率的内在关系，实现了硬脆性难加工材料的高性能制造过程中的加工新原理与技术，重点突破了硬脆性难加工材料的高效率、高质量加工新工艺。

1.利用主动和被动控制结合的方法，采用气驱液压泵实现低脉动高压供液系统的控制与构建；研制了生成稳定液层和水束光纤的耦合腔体和相匹配的喷嘴实物；采用气体同轴辅助水束，获得高稳定性与相干性的水束光纤。2.建立了凹、凸轴棱锥镜组合空间配置可调制生成无衍射激光的高容忍度轴向耦合水束光纤的创新方案，实现了轴向耦合高容忍度的水-光束耦合。利用非球面/球面透镜组生成均匀聚焦激光束，实现高容忍度水束耦合高功率密度激光，提升水导高功率密度激光系统稳健性与协调性。3.建立水导高功率密度激光中激光能量损失与热引致水束光纤非稳态模型，实现高容忍度水束耦合高功率密度激光的低热损失方案；揭示受激拉曼散射阈值-高功率激光引致温升-水束扰动内在联系，提出有效抑制受激拉曼散射的方法，获得水导高功率密度激光中高效水-光束耦合与传能规律。4.建立了硬脆性、大差异异质难加工材料高性能加工方法和加工评判模型，为水导激光加工工艺参数优化提供技术支撑。

目前，国内大族激光、海目星激光等成为激光制造佼佼者，随着竞争逐渐加大，需技术创新及产业升级，引领市场。激光制造企业集中在华中、环渤海、长三角、珠三角四大区域的经济发达省市，约占国内总市场90％份额。水导激光加工装备将很大程度上替代传统高端机床加工市场需求，在Si、SiC、金刚石、陶瓷、蓝宝石等超硬脆性、难加工材料中具有广阔的市场前景，并开辟激光产业新格局。按照激光切割占比约36%，至2027年有2160亿元市场空间，一带一路出海市场更广阔。高端制造至少占1/3，盈利空间325亿元以上，若抢占10%的市场份额，盈利额将达32.5亿元。水导激光加工装备的应用前景广阔，将提升我国高端制造装备的核心竞争力。

项目负责人：龙芋宏教授、华中科技大学机械工程博士、柳州东风柳汽博士后、美国Northwestern University访问学者、广西高校创新团队及卓越学者、广西高等学校优秀青年教师资助人选、桂林电子科技大学机械工程学术带头人。项目团队聘用长江学者、首批“新世纪百千万人才工程”国家级人选、华中科技大学史铁林教授担任技术顾问，聘有经验丰富的财务、运营和营销总监，拥有参与项目研发的博士4名（博士后3名）、博士研究生4名、硕士研究生6名等20余人。

水导激光加工装备的研发将填补国内高端激光低损伤、高精密、高效率加工机床空白，克服传统激光加工热效应和聚焦焦距短的问题，可实现IC、MEMS、3C产品、LED、光伏、航空航天、轨道交通等领域中诸如Si、SiC、金刚石、陶瓷、蓝宝石、CFRP等高熔点、高脆硬性、高熔点差复合材料等难加工材料的高精度、高效率及低损伤加工，吸收加工产生的有毒废气及降解沉淀颗粒，实现绿色加工，提高企业的健康管理体系。

国外水导激光设备供应商有瑞士Synova、Avonisys，日本SHIBUYA可代理该设备，但价格均500万元起步，高价格垄断和技术壁垒极大限制了该加工设备的应用空间。国内目前水导激光加工装备仍处于试验研究阶段，未实现产业化与商业化应用，相对成熟的水导激光加工系统的公司有渥特镭铯机械制造、东莞科诗特、沈阳自动化、广东国志激光，但没有商业化。桂林电子科技大学、哈尔滨工业大学和宁波材料所也开发了水导激光加工样机。水导激光加工装备技术壁垒较高，核心技术攻关和迭代需要时间成本，而国内除了哈工大，其他单位都是近年来加工该研究领域。本项目团队对该技术持续积累10年，研发的水导激光装备已更新迭代4次，技术积累在国内具有领先优势，所建立的水导激光加工的国产化专利池在国内具有竞争优势。

本项目计划融资2000万元，公司估计2亿元，拟出让10%股权。项目推介过程中，寻求股权融资机会、债权融资机会、学习交流机会、政府政策支持及宣传展示机会。资金使用计划包括：厂房建立、技术更新迭代、产品宣传、关键核心部件采购、备运营维修、技术人员与员工薪酬等。