先进制造技术专家 李军旗博士
留学历程
1995年我去日本东京大学读博士,进入东京大学智能制造实验室第一天,导师就给我介绍了世界上第一台能够实现外部智能控制的加工中心。1991年他用这台设备做了实验,希望能用美国华盛州立大学的一台电脑来实现远程控制加工制造。当时实验设备非常简单,他花500万日元租了NTT的专用电话线来做实验,最后成功地用美国的电脑控制加工中心来进行远程加工制造,之后我就开始了智能制造技术研发的博士生涯,成功步入世界智能制造及精密测量学术圈。
世界第一台能够实现外部智能控制的加工中心
我的博士论文是基于一台铣削加工中心和一台车削加工中心这两台可以实现外部控制的设备来完成的,题目就是智能制造。在设备上加一台外部控制电脑,加工过程掺入参数变化,通过控制环来实现精度和效率。博士毕业之后,我跟随导师来到日本高知工科大学,花了两年时间完成了博士后的开发工作,课题是所有的设备都可以跟互联网相接实现网络控制制造。
世界第一台能够通过网络实施远程操作的车削中心
两年以后由于想深入学习日本制造业的真正核心技术,我在自己学术方向上产生了困惑。当时日本东京大学的中川威雄教授,同时也是日本FINE TECH公司社长,提出日本数字化制造的概念,指出要想振兴日本制造业就必须走数字化道路,把信息技术和制造技术相结合。于是我就进入了中川威雄教授的研究所开始数字化制造领域的研究开发,内容包括超高速加工技术与设备、超精密加工技术与设备、超精密测量技术与测量系统、超精密加工用CAD/CAM系统、精密刀具技术、液态金属材料技术等。站在日本先进制造技术的前沿,创造了引领世界制造业潮流的技术成果,并成功应用于Apple公司电子产品制造中。
跟随大师,潜心研究与开发
中川威雄教授所在的日本FINE TECH公司先进制造领域的技术突破有:
2003年,FINE TECH公司自主研发世界第一台主轴8万转、3轴直线电机驱动高速加工机;世界最小直径50微米的微细刀具;世界第一台双主结构“16万转+5万转”、3轴直线电机驱动高速加工机,它荣获了“2006年东京机床展明星产品”奖。
2005年,FINE TECH公司自主研发世界第一台具有机上测量功能的线性导轨和直线电机组合驱动的1nm分辨率“车削、铣削、磨削、测量”复合加工机。
2006年,FINE TECH公司自主研发小型卧式超精密形状测量仪;具备“车削、铣削、磨削”加工工艺数据库和“加工、测量、误差补正”功能的超精密加工与制造CAD/CAM系统。
精密刀具制造系统
在精密刀具制造系统方面的一系列研究,包括新材料开发、刀具设计CAD/CAM及支援系统、多轴联动刀具刃磨设备、刀具涂层系统、刀具自动检测系统和材料循环再生等内容。
iPhone中的先进制造技术
近几年苹果的产品风靡全球,驱动了市场和先进制造技术的发展,但是追求高技术的同时也带来了负面影响,比如环境资源问题。在iPhone涉及了很多先进制造技术,包括CPU ROM 半导体技术、iSight镜头精密光学技术、航空铝外壳精密加工技术、高容量电池能源技术、Retina显示屏平面显示技术等。
iPhone的制造技术
在iPhone的加工制造中,机构件100%由中国制造,整机100%由中国组装,50%零件由日本制造,用于加工iPhone5机构件的关键设备80%以上为日本制造,用于加工iPhone5机构件的设备中的关键机械要素大多为日本制造,如何实现“中国组装—中国装备—中国制造—中国创造”的转变是我们需要解决的问题。
人类全球化的进程中,中国正逐步成为世界的制造中心,势必要求由劳动密集型产品的制造过渡到高精尖、高附加值产品的制造。基于“高端装备、精密工具、新型材料”的先进加工制造技术与系统将为信息、光电、汽车、医疗、生命科学、航空航天等产业提供强有力的技术支持,并由此带动产业技术的更新换代,实现中国制造到创造转变。创新型人才培养是实现转变的关键。
海归中国,创立“基准精密”
经过这些年的探索,反思到中国虽然已经成为世界制造的中心,但是在高精密高附加值的产品制造上我们还有很长的路要走。为了通过高端的装备、精益的工具、新型的材料以及先进的加工制造技术来推进中国产品研发制造,我们在深圳成立了深圳基准精密技术研究院,朝着产学研结合的方向去做制造业基础共性的研究开发。“基准精密”现在的主要研究方向集中在高端装备、精密工具、新型材料以及先进加工制造系统及服务。
经过几年的努力,我们研究院已经取得了阶段性的成果,开发出五轴联动工具磨床、五轴联动加工中心、主轴16万转超高速加工中心、1纳米分辨率的超精密“车削、铣削、磨削、测量”复合加工机等高端装备。虽然目前国产的核心元器件还不太成熟,但是这些设备的控制系统和关键部件都是尽量采用国产化的。
精密工具研究
精密工具是我们一个很重要的研究领域,它的发展方向是微细、高精、高速、高硬、高效、节能、再生、环保,符合我们提倡的绿色制造加工理念。后续涉及到跟工具相关的材料包括单晶材料、多晶材料、非晶材料和纳米粉末烧结材料。最后形成网络化、信息化、自动化、无人化的加工制造系统。
新型材料研究
“基准精密”未来的发展方向包括:
●装备、工具、材料三大领域核心技术的突破;
●新材料、新工具、新工艺、新系统的研发;
●能源、医疗、汽车、航太等新应用领域的拓展;
●先进制造技术新理论体系的确立;
●在理论和实践紧密接合的创新环境中培养创新型人才;
●提供系统化加工制造综合技术服务。
本文根据先进制造技术专家李军旗博士在“2012中国制造业产品创新数字化国际峰会”上的发言录音整理,未经本人确认!
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本文标题:先进制造技术的发展趋势与应用实践
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