在日前舉行的第十八屆慕尼黑上海光博會(huì)上,一款150千瓦超高功率光纖激光器引人注目。該產(chǎn)品具備切割400毫米厚板材的能力,可替代傳統(tǒng)的火焰切割,其強(qiáng)大功率能夠提升切割效率和加工質(zhì)量,滿足高端制造需求。
這款產(chǎn)品由北京凱普林光電科技股份有限公司(以下簡稱“凱普林”)研發(fā)制造。凱普林成立于2003年,始終堅(jiān)持研發(fā)自主可控的激光先進(jìn)工藝和技術(shù),建立起多個(gè)生產(chǎn)基地和研發(fā)中心,為全球客戶提供激光產(chǎn)品及解決方案,逐步成長為國家級(jí)專精特新“小巨人”企業(yè)。
拓展市場(chǎng)空間
激光是20世紀(jì)人類最重大的發(fā)明之一,被稱為“最快的刀”“最準(zhǔn)的尺”“最亮的光”,在高端制造領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛,發(fā)揮著越來越重要的作用。凱普林是國內(nèi)較早開始探索激光技術(shù)的企業(yè),通過研發(fā)領(lǐng)先的技術(shù)與產(chǎn)品打造核心競(jìng)爭(zhēng)力,不斷開拓市場(chǎng)空間。
“公司成立之初,認(rèn)真研究激光技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用領(lǐng)域,找準(zhǔn)切入點(diǎn),集中科研力量攻克了光纖耦合半導(dǎo)體激光器的量產(chǎn)難關(guān),成為激光牙科領(lǐng)域供應(yīng)商。同時(shí),公司開發(fā)出微型牙科激光光源、光纖組件等定制化應(yīng)用解決方案,提供差異化產(chǎn)品服務(wù)?!眲P普林半導(dǎo)體事業(yè)部輪值總經(jīng)理郎超告訴記者,此后,公司根據(jù)制版印刷、精密加工、傳感檢測(cè)等領(lǐng)域需求,有針對(duì)性地研發(fā)出相關(guān)激光器技術(shù)和產(chǎn)品,逐漸在市場(chǎng)上占據(jù)一席之地。
雖然發(fā)展勢(shì)頭良好,但凱普林深知,企業(yè)要想走得更長遠(yuǎn),就要勇于突破“舊框框”、走出“舒適區(qū)”。立足于具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的激光技術(shù),凱普林向更具市場(chǎng)前景的光纖激光器和超快激光器領(lǐng)域進(jìn)發(fā)。
手持激光焊接設(shè)備是近年來激光設(shè)備增長量較快的細(xì)分領(lǐng)域,與傳統(tǒng)焊接設(shè)備相比,具有高效、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)。針對(duì)這一市場(chǎng),凱普林潛心鉆研,推出搭載先進(jìn)技術(shù)的“閃電”系列光纖激光器產(chǎn)品,憑借小型化、輕量化、智能化優(yōu)勢(shì),贏得用戶認(rèn)可。截至去年年底,該系列產(chǎn)品銷量突破5萬臺(tái)。
超快激光作為激光產(chǎn)業(yè)的前沿發(fā)展方向,市場(chǎng)潛力巨大。凱普林持續(xù)開展技術(shù)攻關(guān),研發(fā)了皮秒、飛秒和納秒等超快激光器產(chǎn)品系列,主要應(yīng)用于光伏電池、消費(fèi)電子、精密加工等領(lǐng)域的脆性材料加工。
在不斷拓展市場(chǎng)的過程中,凱普林蹚出獨(dú)有的技術(shù)路線,產(chǎn)品線不斷豐富,應(yīng)用日益廣泛,在一些細(xì)分領(lǐng)域逐步擁有了領(lǐng)先的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
獨(dú)創(chuàng)核心技術(shù)
對(duì)凱普林來說,自主創(chuàng)新是生存和發(fā)展的重要基石。多年來,公司保持每年科研投入不低于營業(yè)額的10%,并在天津、深圳等多地設(shè)立研發(fā)生產(chǎn)中心。截至2023年底,公司擁有專利約180項(xiàng),多次牽頭或參與國家科技重大專項(xiàng)。
與辦公區(qū)一路之隔的院子里,凱普林建造了一條“麻雀雖小,五臟俱全”的小型生產(chǎn)線。光纖耦合測(cè)試、老化測(cè)試、封裝測(cè)試……公司員工在一絲不茍地操作設(shè)備?!斑@條生產(chǎn)線主要用于新品試制。制造半導(dǎo)體光源需要把多個(gè)激光芯片發(fā)出的光耦合進(jìn)比頭發(fā)絲還細(xì)的光纖里,變成可利用的工具,工程屬性極強(qiáng)?!崩沙榻B。
展柜中,陳列著凱普林的主要產(chǎn)品。其中,外觀像小盒子一樣的泵浦源并不起眼,卻決定著激光器產(chǎn)品的核心性能?!叭绻压饫w激光器比作整套激光加工系統(tǒng)的心臟,那么泵浦源則相當(dāng)于光纖激光器的心臟?!惫饫w事業(yè)部輪值總經(jīng)理趙巨云說,憑借研發(fā)優(yōu)勢(shì),公司實(shí)現(xiàn)泵浦源多項(xiàng)技術(shù)突破,開發(fā)了從低功率到高功率全系列泵浦源產(chǎn)品。泵浦源技術(shù)自主可控、更新迭代,為公司激光器產(chǎn)品推陳出新提供了源源不斷的動(dòng)力。
小產(chǎn)品蘊(yùn)藏著大能量。長期以來,大型高功率激光設(shè)備將激光“困”于碩大體型中。因此,激光技術(shù)發(fā)展史就是一部“小型化”的演進(jìn)史?!靶 币馕吨呒?、高效率以及低功耗、低成本。凱普林能做到產(chǎn)品更小、更有力量,是通過芯片一體化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。
“芯片一體化技術(shù)是將芯片、熱沉結(jié)構(gòu)、泵浦模塊與激光器進(jìn)行一體化設(shè)計(jì),是公司推動(dòng)光纖激光器高功率、輕量化、高效率、高穩(wěn)定性的獨(dú)創(chuàng)核心技術(shù)?!壁w巨云說,該技術(shù)在泵浦源輕量化、高性能的基礎(chǔ)上,結(jié)合密集空間排列、光纖包層光剝離等技術(shù),實(shí)現(xiàn)減重和光電功能有效融合,促進(jìn)了激光器設(shè)計(jì)制造優(yōu)化。
“要實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新,就要敢于探索新路徑,在獨(dú)創(chuàng)獨(dú)有上下功夫。正因?yàn)槲覀兗壬a(chǎn)泵浦源,又生產(chǎn)激光器,才能將獨(dú)立的零件像搭積木一樣拼接起來,為客戶提供定制化產(chǎn)品及完整的產(chǎn)品解決方案?!崩沙f,憑借高度集成化和模塊化設(shè)計(jì),公司根據(jù)市場(chǎng)需求,對(duì)泵浦源、熱控管理、電控系統(tǒng)及軟件控制等進(jìn)行全面優(yōu)化升級(jí),實(shí)現(xiàn)激光器產(chǎn)品“縮骨”“瘦身”,機(jī)身體積、重量均大幅減少,有的產(chǎn)品機(jī)身縮小約91%,有的產(chǎn)品減重約81%。
布局產(chǎn)業(yè)賽道
在北京進(jìn)行研發(fā)設(shè)計(jì)、小批量試產(chǎn),在天津開展大規(guī)模生產(chǎn)……如今,凱普林的產(chǎn)品銷往60多個(gè)國家和地區(qū),廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究、醫(yī)療健康、精密加工、消費(fèi)電子、新能源等領(lǐng)域。
隨著我國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段,處于轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換增長動(dòng)力的關(guān)鍵時(shí)期,制造業(yè)對(duì)自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)的需求日益增長,推動(dòng)激光切割產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展?!皣鴥?nèi)激光產(chǎn)業(yè)相關(guān)企業(yè)數(shù)量增加、產(chǎn)品性能提高,激光設(shè)備正深刻改變著高端制造業(yè)?!壁w巨云說,比如,以前,工人學(xué)習(xí)傳統(tǒng)的氬弧焊技術(shù)需要五六年時(shí)間才能出師,通用性較差;現(xiàn)在,手持激光焊接設(shè)備可自主選擇工藝參數(shù),工人培訓(xùn)一周即可操作。
針對(duì)激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì),凱普林緊盯前沿領(lǐng)域,加大技術(shù)創(chuàng)新力度,不斷提高產(chǎn)品硬實(shí)力。趙巨云告訴記者,為了提高激光切割效率,公司研發(fā)高功率光纖激光器,用于超厚板材切割,將逐步替代等離子、火焰等傳統(tǒng)工業(yè)切割方式;立足于自身在封裝、耦合等方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì),公司推出能產(chǎn)生高能量激光束的激光器,具有精準(zhǔn)切割、焊接、打標(biāo)等功能;根據(jù)脆性材料和柔性材料精細(xì)加工的要求,公司研發(fā)的超快激光器實(shí)現(xiàn)高精度、高效率加工,確保超薄玻璃無微裂紋和暗裂紋。
致力于用激光技術(shù)服務(wù)千行百業(yè),凱普林不斷加快發(fā)展步伐。在天津生產(chǎn)基地,2021年建成投產(chǎn)的自動(dòng)化工廠產(chǎn)能約1萬臺(tái)整機(jī),二期工廠建成在即,三期工廠即將破土動(dòng)工。未來,天津工廠總產(chǎn)能達(dá)3萬至4萬臺(tái)整機(jī)。
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