激光+水 一个万亿市场的新爆点

激光+水 一个万亿市场的新爆点

激光+水 一个万亿市场的新爆点

加工一个航空发动机燃烧室火焰筒,少的要打一万多个小孔,多时达到七八万个,采用传统电火花工艺至少得14天。

“在目前功率下,我们的水导激光3天就能完成,调整工艺后1天即可。”说着,相里景泉指向航空发动机另一个核心器件——涡轮叶片,它的气膜孔加工量不大,可能也就两三百个小孔,但传统方式往往打不通、打得慢、有锥度,现在也解决了。

相里景泉是渥特镭铯机械制造有限公司总经理。2021年6月,他与几个大学校友合伙创业,瞄准水导激光技术,简单说就是把激光耦合到微细的水射流中,加工超硬、超脆、超韧等复合材料。目前,渥特镭铯可提供一整套水导激光精密微加工解决方案及设备。

水导激光加工技术可广泛应用于航空航天、半导体、新材料、汽车等多个高端制造行业。

数据显示,2022年中国装备制造市场规模超过1.5万亿元,2023年市场规模可达到2万亿元,未来5至10年,中国智能装备制造业增长率将达到年均25%。

“我们已经完全国产化,实现自主核心技术的突破,解决了一个卡脖子问题。”相里景泉说,渥特镭铯的目标是做水光智造的世界领先者。

三个突破

2018年,接触到水导激光技术后,相里景泉“燃起创业的激情”。

水导激光是一种先进激光与光子制造技术,其利用激光在水与空气的界面上发生全反射的现象,将激光约束在直径几十微米的微细水射流中,水射流内保持极高的激光能量密度,从而实现对材料的去除。

在科学层面,这是一项公开技术,早已实现突破,其难点在于技术的工程化应用。目前在全球范围,水导激光相关的核心产品主要来自两家瑞士公司——西诺瓦和AVonisys公司,前者采用绿光激光器,后者则是红外激光器。

此前水导激光在国内主要应用于珠宝加工行业,近几年随着新材料产业的快速发展,水导激光的市场需求激增,尤其是对碳化硅、高温合金等高熔点、高硬度、高韧性金属复合材料的加工、切割。

经过一段时间的追踪与研究,相里景泉决定在水导激光领域创业。当然,他并不是完全从0开始,他和几个公司合伙人都是西安电子科技大学毕业,之前有的搞软件、有的做机电一体化,还有做半导体的。“多少都跟水导激光有些关联,一开始琢磨这个东西挺有意思,后来就萌发了搞这个东西的想法。”

▲ 陕西渥特镭铯机械制造有限公司

▲ 陕西渥特镭铯机械制造有限公司

知易行难,用相里景泉的话说,水导激光是一个跨学科的应用方向,实现水、光、机、电、算、气6种要素在一个平台上协同运转,最核心的是将激光耦合于微细的水射流当中,然后实现对材料的加工处理,其难度不小。

渥特镭铯创始团队需要实现三方面的突破:一是如何形成稳定的微细水射流;二是对光子状态的控制与调控,比如光速的质量、光斑的大小等;三是如何让光和水在耦合腔头中实现协同高效的耦合。

对于水射流的掌控,渥特镭铯花了不少时间,其中最关键的是水质和水压稳定。起初,他们用各种矿泉水、纯净水做试验,均不太理想,后来定制了水质处理设备,反复调整参数,水质才达到要求。水压控制决定着水射流的稳定,直接影响着加工效果。渥特镭铯设计了一套压力层系统,将水射流直径稳定在50微米,下一步则要缩小至30甚至20微米。

相里景泉坦承,其创始团队有较强的实战能力,但基础理论研究方面比较薄弱,光路系统也是一个核心,他们需要光学方面的专家。

激光+水 一个万亿市场的新爆点

经过多方挖掘,他们找到了西安电子科技大学光电工程学院的朱江峰教授,开始只是遇到问题去咨询请教,后来朱江峰也成了公司合伙人,形成“科学家+工程师”队伍。

“首席科学家朱老师的加入,给我们带来了技术上的突破。”相里景泉回忆,2020年年底他们的水导激光在合金材料上打出了1毫米的孔。

2021年6月成立公司之后,渥特镭铯开始水导激光设备的整机研究。一年多以后,设备研发成功。今年3月,第二套五轴联动水导激光设备投入使用。

渥特镭铯水导激光设备成功挑战了碳化硅、单晶镍基合金、可伐合金、液态金属、碳纤维、氧化锆陶瓷等硬、脆、韧材料的切割,加工实现了无锥度有深度、无热影响区、高精细、高效率、良品率超99%等成效。

目前,渥特镭铯核心器件全部实现国产化,申请了27项知识产权,其中4项发明专利、13项实用新型专利、8项软件著作权证书、2项外观专利。

连续创业

相里景泉是一个连续创业者,1987年大学毕业后留校,几年后进入政府工作,1998年开始创业。他创办过软件公司、电商企业,还在天和防务待过几年,任公司副总裁。

一路走来,相里景泉感慨良多。

“从1998年算起,二十多年我一直在创业的路上,老了为啥还要创业?我心中总有一种意念,从个人角度讲之前并不算特别成功,这可能是最后一次创业了。水导激光对我触动比较大,这是一个很好的事业,做得好对国家的高端制造有贡献,对社会也能创造更大价值。”

在相里景泉心中,创业对他影响最大的有两个人,一个是天和防务董事长贺增林,另一个他母校西电的老师肖良勇。

创业维艰,贺增林带领天和防务走到今天,也可谓九死一生。发展初期,公司有一段时间很艰难,甚至一年都发不出工资,公司四五十人走了三分之一,包括部分核心技术人员。

“当时那么难,但贺增林还是坚持下来了,他的承受能力一般人不具备,这可能就是企业家特质。他坚信这个事情自己能干出来,有坚定的信仰。”相里景泉回忆,与贺增林并肩作战,其持之以恒、咬定青山不放松的精神对他触动特别大,这也成为再次创业的动力。

肖良勇则是耄耋之年还在创业的路上。他从西电退休后,创立了海天天线,2011年“裸退”后又搭建团队,开发新材料天线。2017年,82岁的肖良勇创立新公司,亲任董事长、首席科学家。

“肖老师现在在扬州创业,去年西电校友会组织活动,我去拜访他,将近90岁了,状态特别好,他坚定信念,要让我们的通信行业发展得更快。所以创业与年龄有多大关系呢?有热情、有精力,就可能干成。”相里景泉说。

相里景泉从过往的创业经历中总结出两点经验:一是要保持专注,任何时候都要不忘初心,不能什么赚钱就去追,在了解市场与把握技术的前提下,必须心无旁骛、一心一意的干事情;二是要有远见和洞察力,对行业发展要有长远认知,对企业必须有长远的发展规划。

相里景泉对渥特镭铯的规划是未来三年成为“专精特新”小巨人企业,五年达到国家级制造业单项冠军水平。

融入产业链

目前,渥特镭铯的两款水导激光设备具备可复制性,可以满足客户的实际需求。今年下半年,渥特镭铯将建设一个加工中心,批量增加设备,明年大规模推向市场。

相比收入,相里景泉更欣喜的是越来越多的客户主动找上门来,商业化场景越来越广泛,有半导体行业的,也有光伏行业的,“水导激光有很大的发展潜力,包括汽车、医疗设备等行业也会应用到。”

未来,渥特镭铯的收入来自三个方面:一是设备销售;二是来料加工;三是服务性收入。

2022年10月,渥特镭铯加入秦创原“e起创”计划,秦创原发展公司帮助渥特镭铯规划了明确的“成长孵化里程碑”,将孵化重点放在持续的技术迭代和市场应用拓展两个方面,并帮助其链接产业链下游企业,探索水导激光技术在更多领域应用的可能性。

相里景泉介绍,科技型中小企业发展面临的主要问题是钱、人和市场,秦创原发展公司在这方面做了很多富有成效的工作。

目前,秦创原发展公司建立起服务科创的全方位、多层次服务支持体系。以秦创原“e站”为载体,为企业提供线上精准匹配、线下一对一的专项服务,目前吸引入“原”双创主体2597家,其中服务机构327家、投资机构143家、金融机构26家;基于科创企业共性需求,实施“e起创”计划,为企业提供5大类30多项免费基础孵化服务和专项增值服务,已有120家企业提出申请;探索“服务换股权”,以“法人”合伙人角色加入科创企业,为企业提供贴身管家式服务,与科创企业“e起向未来”,已实现3家落地,并有多家企业提出合作意向。

“秦创原发展公司,在理念上给我一个全新的感觉,在跟他们交流的过程中,首先开阔了我们的视野,其次才是获取更多的资源,提供各方面帮助。”相里景泉说。

渥特镭铯也在主动融入产业链,最近其获得了陕西省重点产业链发展项目-光子产业链的支持。相里景泉很清楚,渥特镭铯只是产业链上的一个环节,产业链的下一步是产业集群,然后形成良好的生态,在生态中才能获得更好的发展。

供稿单位:秦创原总平台