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高精密高效率水导激光加工装备关键技术
科技成果综合评价报告详情
科技成果综合评价报告
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成果名称
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所属单位
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联系人
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联系电话
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成果简介
该产品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。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。
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创新水平
关键共性技术
前沿引领技术
现在工程技术
颠覆性技术
其他
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技术进度
新设备或新装置
样机原理
工程样机
中试原型机
产业化
新材料或新技术
实验室阶段
工程化阶段
产业化阶段
技术成果
专利
奖项
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产品方向
有多个应用方向
有一个应用方向
没有应用方向
无法判断
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市场空间
需求前景巨大
需求前景较大
需求前景一般
无法判断
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成本竞争
优势明显
优势一般
没有优势
无法判断
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政策影响
政策鼓励
政策限制
政策淘汰
无法判断
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市场周期
进入期
成长期
饱和期
衰退期
无法判断
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转化周期
近期可控(1年内)
周期较长(2年内)
很难转化(3年起)
无法判断
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科技成果的创新基因评价
该科技成果领头人龙芋宏具有教授职称、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。主要从事激光高效精密加工技术、激光异种金属连接、低损伤激光消融生物硬组织及激光增材制造等研究,涉及有机械结构设计、光学检测、系统控制、热力流场等仿真分析等。参与完成国家863项目1项,主持国家自然科学基金4项(面上1项)和广西基金重点项目2项,其他课题10多项。取得一定成果,在国内外核心期刊 Materials & Design、Optics and Lasers in Engineering、Applied Surface Science、激光技术等期刊发表学术论文30多篇(其中一区论文4篇)。已授权专利20多项,其中发明专利8项。担任国际SCI收录源刊Optics & Laser Technology期刊的审稿人。 该成果属于团队创新设计,产品化商业化的材料采购成本与生产成本均可控,与同类产品相比竞争优势明显。
不少于150字
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科技成果的技术亮点评价
1.该科技成果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.该科技成果建立了凹、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.该科技成果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.该科技成果建立了硬脆性、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。 综上所述,该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。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。
不少于150字
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科技成果的应用市场评价
首先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。 其次国内大族激光、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。 此外水导激光可替代传统激光,实现切割、打孔、打标、雕刻等。2022年,全球激光加工设备市场规模呈现上升趋势,我国激光切割设备市场规模突破300亿元,同比增长7.1%。预计2023年中国激光切割设备市场规模将进一步增至333.4亿元。中小功率激光器的国产化率已经超过80%,激光加工设备的市场占有率逐年上升。 总的来说,水导激光加工设备应用领域广,适应性强,可替代紫外和超快激光的部分应用领域,扩大其在高端精密制造领域的市场份额及占有率,为高精密、高效加工注入新的活力。
不少于150字
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评价专家组综合意见
技术创新性强:这项科技成果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。因此,我们认为这项技术在水导激光加工装备关键技术方面具有优势。 市场前景广阔:水导激光可替代传统激光,实现切割、打孔、打标、雕刻等。2022年,全球激光加工设备市场规模呈现上升趋势,我国激光切割设备市场规模突破300亿元,同比增长7.1%。预计2023年中国激光切割设备市场规模将进一步增至333.4亿元。中小功率激光器的国产化率已经超过80%,激光加工设备的市场占有率逐年上升。水导激光加工设备应用领域广,适应性强,可替代紫外和超快激光的部分应用领域,扩大其在高端精密制造领域的市场份额及占有率,为高精密、高效加工注入新的活力。因此,我们相信这项成果有望在市场中取得成功。 投资风险可控:尽管存在一些挑战和改进的空间,但该技术的投资风险相对可控。成果适合在不同领域同时进行试点应用和市场推广。 产品稳定性需关注: 在转化过程中,需要特别关注产品的稳定性。确保产品在不同环境条件下的可靠性将是成功市场推广的关键因素。 总体而言,这项科技成果具有显著的创新性,广阔的市场前景和可控的投资风险。我们鼓励进一步研究和发展,以充分发挥其潜力,并为实际问题提供创新解决方案。
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