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看温州客户端:细微之处见真章:温州大学激光与光电智能制造研究院

发布时间:2019-03-20 浏览量:

 

 

  近日,国家科技部公布《科技部国际合作司关于下达2019年度发展中国家技术培训班项目计划的通知》,浙南科技城温州大学激光与光电智能制造研究院申报的“激光先进制造技术及应用国际培训班”成为温州唯一获批的培训班项目。

  该培训班依托温州大学激光与光电智能制造研究院优势,面向“一带一路”沿线发展中国家,引育一批中高端专业技术人才学习先进适用技术,为发展中国家的科技水平提高、科研能力建设和产业技术进步造福。

  温州大学激光与光电智能制造研究院,由浙南科技城管委会和温州大学共同创建,2017年正式入驻温州市海洋科技创业园,成为最早入驻海创园的高校平台。承担着激光与光电、智能制造领域技术研究和科技成果转化工作,对于推动温州市传统产业的转型升级和新兴产业的培育发展发挥重要作用。

  近年来,该研究院取得的科研成果颇丰。近日,记者参观了温州大学激光与光电智能制造研究院,领略这座研究院的风采与魅力。

  身边的激光技术

  或许会有很多人觉得,激光技术,听起来就和日常生活相距甚远,殊不知,激光就和在我们身边随处可见的光线没有什么不同,只是它利用了谐振腔把光聚集在同一个方向上,强度更高,并且有较单纯的波长,相干性等性能更好。

  在我们的日常生活中,激光技术的应用,也极为广泛。

  比如激光能够在金属表面制备不同颜色的彩色复杂图案,因为无需使用任何油漆、墨水等化学试剂,激光彩打技术简单快捷、绿色环保,且不可修改。我们常常能看到的防伪标志、包装上的二维码和彩色条形码等,许多都是通过这项技术完成的。

(研究院供图)

  除此之外,在激光与光电智能制造研究院的陈列柜里,还有一台该院和新加坡国立大学联合出品的激光清洗仪。不同于我们认知中的传统清洗方式,激光清洗技术避免了使用化学药剂(酸洗法),既无需研磨,也无需接触,而是通过光纤将激光传输到达被清洗物表面的每个角落,真正做到绿色环保无损伤,现在,画作的清洗、汽车轮毂的清洗、磨具的清洗和纹身的清洗,许多都应用到了这项技术。

  在激光与光电智能制造研究院,还陈设着许多由激光雕刻工艺制作而成的工艺品,或是展翅翱翔的飞鸟,或是威猛狂野的走兽,靓丽的金属色泽搭配繁复精巧的结构,每一块零部件都宛如经过精心的打磨,能够在短时间内完成一件如此精致的工艺品,在过去的金属雕刻技术中,都是难以想象的。

激光雕刻工艺品(研究院供图)

  而我们十分熟悉的3D打印技术,有了激光的参与,也再次升级——激光3D打印技术应运而生。该技术属于快速成形技术的一种,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层堆叠累积的方式来构造物体,目前,人造髋关节、牙齿,以及玩具、花瓶等一些工艺品都已运用这种技术来完成。

激光3D打印工艺品(研究院供图)

  一台“大块头”与两项重点研究课题

  在激光与光电智能制造研究院的操作室里,有一台长得像单人机舱的“大块头”,干的却都是极其精细的活儿,这台机器叫作“精密细微加工平台”,在研究院师生的日常研究里,扮演着非常重要的角色。

精密细微加工平台

  这台“大块头”的主要功能之一就是“打孔”,听起来小菜一碟,此“打孔”中却有大讲究。

  近年来,极端要求微孔精细加工技术制约着汽车、航空制造业的发展,其微孔的精密程度,关系到汽车排放量的升级与否与航空发动机的寿命长短,这台“大块头”就能满足微孔精细加工技术的要求,为新一代汽车高压共轨系统中高精度倒锥微喷孔、航空发动机中高质量高深径比燃油喷嘴喷孔、叶片气膜孔进行加工。这也是博士后工作站建站以来首个顺利开题的入站博士后科研项目——“基于多参量调控的飞秒激光超精细微圆孔制造装备研发及应用”所着力研究的焦点。 作为解决各领域极端微孔制造的支点技术,超快激光制造技术将解决目前喷油孔加工过程中毛刺多、锥度不可控、喷孔几何尺寸和位置精度低等难题,直接提升喷油嘴的雾化特性、油线贯穿度及流量系数,推动高压共轨系统向更高压力、更高燃烧效率的趋势发展。与此同时,该科研项目也解决了燃烧室温度不均匀恒定难题,延长发动机热端零部件寿命,提升零部件的质量与品质,使我国航空发动机燃油喷嘴设计、制造进入了全新的发展阶段。

  在“大块头”的操作台上,放着一小块金属面板,上面整整齐齐排布着颜色深浅不一的小方块,仔细辨认,才发现是打磨程度不同所呈现的效果,工作人员向记者介绍道,这些“小方块”也是这台“大块头”的得意作品:“这种技术能够应用到船舶的制造中去,不同的表面类型会影响生物附着的难度、海水侵蚀的速度,从而影响船舶的使用寿命。”

金属面板上一的“小方块”

  记者试着用手触摸这块小金属板上细小的方格,指尖并无法感受出其中的差别,不由感慨一点点细微的变化就能带来这么大的改变。在激光与光电智能制造研究院里,也有一项应用相关技术的研究课题取得了不俗成绩——“面向海工装备的超快激光加工超疏水复杂构件关键技术研究”。

  总所周知,海工装备是我省的传统优势产业,也是“中国制造2025”的十大重点发展领域之一。但海水腐蚀、海洋生物附着是舰船、海洋油气资源开发装备、海洋浮体结构物等各类海工装备的顽疾,造成重大的经济损失和安全隐患。

  “面向海工装备的超快激光加工超疏水复杂构件关键技术研究”项目将超疏水技术应用到海工装备的海洋防腐、防污、抗生物附着领域,针对典型船用金属材料,比如钢、铝合金,开展高效率超快激光加工超疏水复杂构件的系统化研究,研发基于衍射分光原理的多光束并行加工原理和成套原型装备,重点探索皮秒激光束时空特性,如波长、脉宽、单脉冲能量、入射角、偏振特性等,对超疏水微结构刻蚀深宽尺寸、表面粗糙度、微结构精度和近表面区材料物理化学性能的影响规律,掌握激光加工超疏水表面的工艺机理、调控方法,建立超疏水表面对实际海洋工况下的抗海洋腐蚀模型、抗生物附着机理及其耐久性影响机制。该项目的完成将为未来10年我国海工装备制造业领域全面做强提供一项重要的使能技术支撑。

  在实践中创造累累硕果

  在隔壁的一间操作室里,几位学生正在操作机器人研发平台,通过手上的平板电脑连接机械臂,在台面上熟练地操作控制。“就像3D打印机一样,”操作者介绍道,“只要把预先建好的模型输入电脑,很快就能制作出精确度高的金属元件。”在这间操作室里,摆放着之前通过这种技术制作出来的金属元件,据工作人员介绍,这些原件只需稍加打磨,就能投入使用,大大提高了生产的效率与精确度。

机器人研发平台(研究院供图)

  通过这个操作机器人研发平台上的机械臂,还能完成精准的焊接工作,连接机械臂的计算机设计好路线,机械臂开始工作火星四溅,但却能焊得笔直无误,克服了传统手工金属焊接精确度不足的缺点。

操作室里“打印”出来的金属元件

  通过这个操作机器人研发平台上的机械臂,还能完成精准的焊接工作,连接机械臂的计算机设计好路线,机械臂开始工作火星四溅,但却能焊得笔直无误,克服了传统手工金属焊接精确度不足的缺点。

  那么,制作出来的成品如何测量它的性能呢?研究院里的冲击试验控制系统、跌落试验控制系统、三综合试验控制系统等大型设备早已摩拳擦掌。这几台试验设备, 能够模拟不同强度的刺激,尤其是这台三综合试验控制系统,还能过模拟在不同温度、压强场景下,不同的震动冲击对被测物的影响。“我们都知道,南北的地域温差是很大的,”工作人员说,“同一件物品,在不同的环境下可能会呈现出不同的状态,通过模拟不同的情况,能够全面掌握被测物的性能,从而加以完善。”不仅研究院的师生能够使用这些设备,这些设备也对企业开放。温州大学激光与光电智能制造研究院大型仪器共享平台拥有德国罗芬6KW光纤激光器、机器人加工站、皮秒激光并行加工系统、355nm紫外激光精密加工仪、MEMS探针试验台、机器人抛磨光整系统、机器人焊接系统、机器视觉精密测量系统、激光三维测振仪、X射线应力分析仪和3D形貌分析检测系统等大中型设备仪器105台(套),总值5100余万元。该平台面向全社会开放,可承接相关激光加工、检测等加工测试业务。

30KN三综合试验控制系统(研究院供图)

跌落试验控制系统(研究院供图)

  据了解,研究院建有激光加工机器人国家级国际科技合作基地、浙江省激光加工机器人重点实验室、机械制造系统与自动化工程浙江国际科技合作基地、中国机械工业激光精细加工与检测技术重点实验室、激光与光电智能制造浙江省工程实验室、浙江—俄罗斯(温州大学)超快激光先进制造国际合作联合实验室等众多实验基地,丰富多样的仪器设备就成了研究院里的“重头戏”。这些设备虽价值高昂,却没有因此被束之高阁,平日里,研究院的师生都能根据自己的课题研究进度预约使用这些仪器,或研究,或探索,或尝试,在动手实践中创造出更多可能。

  研究院充分发挥温州大学机械工程浙江省一流学科和各大科技平台与人才优势,以技术、人才、服务与资本的有效融合承担起激光与光电、智能制造领域的科学研究、科技成果转化和创新创业孵化等工作。建成具有国家级检测资质和国防检测体系的可靠性测试平台,并成为国内一流的激光与光电技术科技成果转化和产业化推广基地。一种不锈钢水杯自动抛光系统、一种基于工业机械手的不锈钢弯管外圆抛光系统、同步加工后桥壳焊接总成两端法兰盘的方法、动力电池温度控制系统的设计方法及相应的控制系统……这些科研成果都取得了发明专利,在高新企业孵化、学科成果转化方面也取得了累累硕果,温州三特食品科技有限公司、温州天琴激光科技有限公司、浙江雷声智能科技有限责任公司等科技型企业都是由该研究院所孵化的。

  国际人才云集,携手创造未来

  在温州大学激光与光电智能制造研究院,来自世界各地的专家学者云集。在这里,思想与观念交锋交融,摩擦出一束束进步的火花。

  院内汇集了国务院特殊津贴专家、国家高端外国专家、浙江省千人计划、浙江省钱江学者和浙江省151重点培养人才在内的专家学者,他们组成的以激光制造与装备、故障诊断与可靠性设计、材料成型与3D打印、智能制造与工业自动化、新能源与智能车辆、高端农业装备及机器人、工业工程与质量控制和生物医学检测与传感技术研究为攻关方向的八支科技创新团队常驻于此。现有科研及其管理人员130余人,并柔性引进了新加坡工程院洪明辉院士为研究院驻院共享院士,指导引领学科建设与科学研究,形成了较为完善的学术梯队。

  目前共有科研场地12200m2,设备总值5100万元。主持承担了包括国家重点研发计划国际合作专项、NFSC-浙江两化融合重点基金、国家863高技术发展计划、国家国际科技合作计划、国家自然基金项目和省重大专项在内的国家省市重点科研项目,近三年竞争性经费达2000余万元。获得了包括浙江省科学技术奖一等奖、教育部自然科学奖二等奖、中国机械工业科学技术奖一等奖和江苏省科学技术奖一等奖等科技奖在内的各类科技成果,并广泛服务于地方企业,近三年来与100多家企业建立合作关系,服务合同经费达1000余万元取得了巨大的经济效益和社会价值。

  在国际交流合作方面,2017年9月,温州大学激光与光电智能制造研究院承担建设的《超快激光先进制造国际合作联合实验室》获批2018年度国际科技合作“一带一路”专项项目立项。随后,与美国麻省理工学院、日本国立三重大学、韩国全南大学、俄罗斯罗蒙诺索夫莫斯科国立大学等多所国际知名大学的交流合作,也让更多国际的声音进入校园,始终东西科技前沿。

  接下来,温州大学激光与光电智能制造研究院将继续谋划建设研究院新的发展空间,积极申请研究院用地及大楼建设列入科技城规划,未来进入科技城规划的核心区,为地方发展提供更强有力的支撑与服务。打造国家级工程研究中心、国家级检验检测中心、国家高端装备制造中心、国家高端人才引智基地、国家军民融合示范中心、产教融合协同创新驱动中心。

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