激光制造技术已渗入浙江省各行各业

浙江省中小型企业密集，对高新技术高度重视，在这里激光加工具有良好的市场环境。据调查，激光制造技术已经渗入到浙江省各行各业中，并发挥了传统技术所无法替代的功用，对各行业技术改造升级起到了至关重要的作用。激光制造技术应用企业仍主要集中在经济发达的地区，如杭州、温州、台州、绍兴、宁波地区，激光制造技术的应用与地区代表性的产业直接关联。浙江省制造业主导或特色产业为纺织、服装、皮革，五金工模具，冶金和金属加工，竹木业，能源、石化，电器，浦江水晶，激光制造技术已经应用于每一个主导或特色产业中，并形成了自己的特色，如湖州地区的“中国竹乡”安吉大量应用激光雕刻技术对竹木工艺制品进行雕刻；金华地区的义乌有国内最大的小商品市场，多家单位采用激光技术对工艺饰品进行打标或雕刻；绍兴地区以生产纺织品、纺织机械为主，激光标刻技术在该地区主要应用于纺织品绣花、纽扣打标等，激光制造技术在我省制造业主导或特色行业的应用情况分析如表1所示。

杭州市是全省的科技、教育中心，拥有众多科研院所，因此激光技术的基础理论及产业化应用研究主要集中在杭州市。浙江大学光仪系长期从事激光器器件的基础理论研究，浙江工业大学配备有多台套激光设备，如从德国引进的高功率光纤传导直接半导体激光器，美国IPG公司的光纤激光器，美国Universal引进的CO₂激光雕刻机，上海富通的7kWCO₂横流激光加工机，华工激光的300W Nd:YAG激光多功能加工机，北京光电技术研究所的700W脉冲激光机等，主要从事激光加工技术的工艺及产业化应用研究，利用高功率激光器对装备制造企业的易损易耗零部件进行强化与再制造，为我省的多家企业解决了技术难题，改造了传统技术，为企业产品技术升级提供了切实可行的高新技术，已产生经济效益9亿余元。此外，浙江机电职业技术学院、杭州市机械科学研究院有限公司等院所也配备有各型激光器。

为分析激光制造技术应用达到的效果以及具体应用情况，现以激光表面处理为例展开对比分析，如下表2所示。以上对比分析显示，激光表面处理技术已经在我省冶金、机床、汽车船舶、石化、工模具、电力、电器、包装印刷等行业获得不同程度的应用，替代了火焰淬火、感应热处理、氮化、电镀以及喷涂等传统技术，分别获得了使用寿命显著提高、节材降耗、提高耐磨性耐蚀性等不同程度的功效。

表1激光制造技术在浙江省制造业主导或特色行业的应用情况分析

表2 激光表面处理在各行业中的应用

2.2各项激光制造技术的应用

调查表明，浙江省的激光应用企业所采用的激光器4%从国外引进，50%从省外激光设备制造商购进，46%则产自本省。如杭州西子孚信科技有限公司引进了比利时的激光LVD切割机对电梯门板进行切割，浙江吉利汽车控股集团有限公司引进了日本先进的NTC激光切割机及先进的激光焊接机，在整车制造工厂使用激光焊接技术，将不同厚度的钢板刚性地连接起来，改变点焊为连续焊接方式，既降低了板材使用量，也提高了车体的刚度；激光切割技术能大幅度提高冲压节拍的自动化输送速度。

图3为我省各项激光加工技术的应用比例，激光标刻占78.3%，激光焊接占13.3%，激光切割占7.4%，激光热处理占1%。作为对比，2008年全球激光应用比例见图4，其中激光标刻占42%，激光焊接占12%，激光切割站22%，激光热处理占6%，另外还有激光微加工10%和激光钻孔8%。

图3 2009年我省激光加工技术的应用比例

图4   2008年全球激光加工技术的应用比例

激光标刻占据了我省的大部分市场，这与全国的激光应用趋势类似，据统计，全国范围内中小功率激光加工设备中激光切割机和打标机占据80%的市场份额，是中小功率激光加工中应用最为广泛的加工设备。2008年我国中小功率激光切割设备市场规模为4.02亿元，2009年受全球金融危机影响我国中小功率激光切割机的增长幅度放缓，预计在中国制造业的产业升级和技术改造拉动2010年行业增速将迅速提升并保持高速增长。预计到2012年，我国中小功率激光切割机规模将达到10.4亿元人民币。激光切割机作为传统工具的新型替代产品面临的市场前景广阔。需要说明的是，对于中小功率激光雕刻切割机，既可用于激光雕刻，又可用于柔性材料领域（如皮革、纺织品、塑料制品等）的激光切割，因此本课题中将柔性材料的激光切割机化为激光标刻机系列，而将用于切割固性材料领域（如玻璃、陶瓷、硅片、模切板、钢板等）的中高功率激光器列入激光切割。

中小功率激光标刻设备在我省得以广泛应用，其原因在于激光打标与切割工艺相比于传统刀具机床设备、传统印染技术的巨大优势，如表4所示。激光设备采用无接触的热加工方式，具有极高的能量聚集性、光斑细小、热扩散区少、个性化加工、加工品质高、无“刀具”磨损等优势，激光切口光滑无飞边，一些柔性材料自动收口，无变形，加工图形可通过计算机随意设计和输出，无需繁杂的刀模设计和制作。激光加工不仅提高了效率（某些情况下，激光切割较传统切割方式可提高效率8-20倍，微调薄膜电阻可提高工效1000倍），柔性加工除节省了材料，创造新工艺，提高了产品质量，赋予产品更高的附加值外，设备本身的性价比也远高于传统刀具机床（以激光裁床为例，其价格是传统裁床的1/10左右，而加工效率与传统裁床相近）。因此，中小功率激光设备可广泛运用于柔性非金属材料加工及金属精密加工。

表4 激光加工设备与传统刀具设备比较优势

激光标刻机在我省的大量应用与我省的产业经济结构有关，我省的民营企业云集，尤其是纺织行业中小型企业众多，运用激光加工技术对服装面料进行剪裁和雕花，极大地节省了面料也提高了加工效率，增加了产品附加值，主要应用如下：

（1）成衣激光绣花

超过三分之二的纺织服装面料可利用激光来制作各种数码图案。传统的纺织面料制作工艺需要后期的磨花、烫花、压花等加工处理，而激光烧花在此方面具有制作方便、快捷、图案变换灵活、图像清晰、立体感强、能够充分表现各种面料的本色质感，以及历久常新等优势。如果结合镂空工艺更是画龙点睛，相得益彰。服装面料及成衣激光绣花适合：纺织面料后整理加工厂、面料深加工厂、成衣服装厂、面辅料及来料加工企业。

（2）牛仔影像激光喷花

通过数控的激光照射，汽化牛仔布料表面的染料，从而在各种牛仔面料上制作出不会褪色的影像图案、渐变花形、猫须磨砂等效果，为牛仔时尚又增添了新的靓点。牛仔喷花激光加工是一项新兴的、有丰厚加工利润和市场空间的加工项目，极适合牛仔服装厂、水洗厂、加工型等企业和个人进行牛仔系列产品的增值深加工。

（3）皮革面料激光标花

激光技术目前在制鞋及皮革行业中的应用也非常广泛。激光的优势在于可以在各种皮革面料上快速雕刻和镂空出各式图案，而且操作方面灵活，同时不会使皮革表面产生任何形变，以体现出皮革本身的颜色与质感。它更具有雕刻精度高、镂空无毛边、任意选形等多种优势，适合鞋面、鞋材、皮具、手袋、箱包、皮服等加工生产厂家的需要。

（4）贴布绣激光切割

电脑绣花工艺中，有两个步骤很重要，即贴布绣前的切割和绣花后下料的切割。在传统的加工工艺中，绣前切割采用的刀模加工方式的缺陷在于，容易产生织物须边，且加工精度受刀模限制，异性图形难以加工，刀模的制作周期常，成本高，因此制约了贴布绣花的发展。而绣后下料切割，大多采用的是热切加工方式，该方式又有切边缝隙大、边缘发黄发硬、难以对位等缺点。异性图形依靠人工手剪，更是容易散边，产生废品，所以急需有一种先进的加工方式来取代这两种旧的加工方式。激光加工虽然也属于热加工方式，但由于激光高度的聚焦性，照射光斑纤细，热扩散区小，因此极适合对纺织纤维面料的切割。具体表现在加工面料范围广泛、切口平滑无飞边、自动收口、无变形、图形可通过计算机随意设计和输出、无需刀模等等。这使得激光加工成为业内公认的替代方式。

（5）商标激光标记

激光打标具有打标精度高，速度快，打标清晰，可在硬、软、脆产品的平面、弧面和飞行物上打印各种文字、符号、图案的特点。激光打标兼容了激光切割、雕刻的各种优点，可在金属及有机聚合物薄片上精密加工，加工尺寸小的复杂图案。打印标记具有永不磨损的防伪性能，可专门制作布标、皮标、金属标、打印图案复杂精细的各种司徽和LOGO，是品牌服装服饰加工的最佳选择