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刘旭飞:与激光同行16年,做一个“死磕”的激光逐梦人

2022-09-29 来源:深圳新闻网

人才之问:获得国家科学进步二等奖背后,他有什么攻坚克难的故事?他如何拓宽激光切割技术的市场应用?在创新之路上如何坚守初心、稳步前行?

人才名片:从事激光三维切割技术研究工作,成功开发出机器人式、工作台移动式、高架龙门式、悬臂式三维五轴激光切割机床,实现了异形曲面曲线零件高速度、高精度三维激光切割,解决了零件切割过程中的拐角过烧、尖角过熔难题,切割质量极大提升,降低了行业客户的生产成本,加快产品研发周期,成功应用于多家知名企业,打破了国外在此行业中的长期垄断,并于2019年获得国家科学技术进步奖二等奖。

刘旭飞是大族激光智能装备集团有限公司三维切割产品线中心负责人,2019年凭借“中厚板及难焊材料激光焊接与复杂曲面曲线激光切割技术及装备”项目获得国家科学进步二等奖。与激光同行16年,他更是国产激光进发之路的见证者、未来发展的探路者。随着本文走近刘旭飞,聆听激光逐梦人的故事,从中透视我国激光人的漫漫征途,创新之魂。

对新鲜事物永葆好奇心,与激光结缘逐梦深圳

好奇心,往往是创新的最初动力。将刘旭飞与激光联系起来的,也正是这样一颗好奇心。

刘旭飞从小就对机械设备充满了兴趣,家里的电器基本能拆的都拆了。或许在将机械零件拆散满桌时,或许在观看光怪陆离的激光表演时,一颗创新的种子已在他心里悄悄种下。

在兴趣的驱使下,2002年,刘旭飞来到湖南大学就读机械工程专业。大四做毕业设计时,他选择了“激光切割机设计”。“感觉激光切割机比较高端,以前没怎么接触过,感到很好奇,想要去了解它。”刘旭飞回忆,正是这次选择让他开始真正接触到激光,也因此与硕士研究生时期的导师进行了深入交流,进而促使他读硕士时选择了激光切割的专业。“那时激光切割还是很少的,国内还处于起步阶段,我认为激光切割在未来是一个很有潜力的产业。”刘旭飞表示。

三年的研究生学习生涯过得很快,期间,刘旭飞主要是做三维激光切割的工艺研究,并顺利毕业进入了位于深圳宝安的大族激光智能装备集团有限公司 (以下简称:大族激光),成为一名机械工程师。这一年是2009年,刘旭飞26岁,意气风发,干劲十足,正式踏上了逐梦激光的征程。此时的大族激光创立13年,发展势头强劲,已成为国内激光行业的龙头企业,吸引着一批批激光逐梦人汇聚深圳,为我国的智能制造创新发展贡献力量。

刘旭飞专注工作

专业对口,学以致用,刘旭飞进入大族后快速渡过了磨合适应的阶段,无缝对接地投入到了三维激光切割技术的研发中。从一名普通的机械工程师,到担任研发经理、研发总监等职务,再到成为大族激光的三维切割产品线中心负责人,刘旭飞负责三维激光切割整体研发工作的13年中,始终以技术创新为激光产业寻求新突破。

耐住寂寞潜心研发,突破关键技术打破国际垄断

在大族耕耘13年,刘旭飞取得累累硕果,更在2019年获得了国家科技进步二等奖,成为他激光事业上的重要里程碑。这背后,是以刘旭飞为代表的激光人“十年磨一剑”,不断攻坚克难、自主创新,掌握核心技术、打破国际垄断的励志故事。

三维激光切割在中国其实起步比较晚。三维五轴激光切割机比平面切割机复杂得多,当时国内市场基本被国外产品垄断,价格也很高。有需求就有市场,看准国内对三维五轴激光切割机的市场前景,大族于2015年启动了三维五轴激光切割机的研发。刘旭飞介绍,大族激光从2005年开始涉足激光平面切割技术的研发,那时国内也刚刚起步,直到2015年,大族已经做到了行业第一。也正是这项技术的成功,为大族开展三维五轴激光切割机的研发奠定了基石。

从最开始的“±200°三维切割头”,到现在的“360°无限旋转三维切割头”,从只能实现基本功能到如今高速度高精度的热成型切割设备,产品稳定性、加工效率稳步提升。7年时间,刘旭飞及团队稳扎稳打、刻苦钻研,从“基本款”开始逐步探索、升级,提升产品性能,不断完善产品功能。

W系列热成型三维五轴激光切割机

其实,创新的道路总是布满荆棘。三维五轴激光切割机的成功并非唾手可得。在刘旭飞看来,要突破关键技术,打破国际垄断,必须要“自力更生”。“有个重要部件在国内买不到,竞争对手也不可能卖给你,我们只能自己去研发这些零部件,去找国内厂商合作开发,这些都需要时间去研发、去测试。”谈到研发过程中的困难时,刘旭飞如是说。

三维五轴激光切割机的切割头对密封性要求很高,使用的密封圈要求在高速旋转的情况下达到很高的耐磨性、密封性,研发团队经过几十上百次的试验,才找到合适的零部件。在整个研发过程中,像这样大大小小的问题还有很多,刘旭飞和团队面对这些问题耐心十足,不断试错,努力找到出现问题的关键因素,逐步解决。“可能解决了上百个问题。”他说,“其实说白了就是要不停尝试,经过不同的、多次的失败,才能达到最终的产品性能要求。”

即便心态很好,但当面对反复的挫折时,刘旭飞也不免会产生焦虑。但他鼓励自己:这个产品国外已经生产十几年了,说明是可以做好的,只要朝着这个方向做下去,不管经历多少失败,只要耐得住寂寞,花费更多的精力,具备足够的抗打击能力,最终肯定能成功!

产品从实验室到市场,也不是一帆风顺。“我们向市场推出的新技术,在实验室经过上百次的试验,确保没有问题,但实验室环境与实际使用环境差别巨大。”刘旭飞说,特别是早期的产品,在实验室使用没有问题,但是在客户现场使用时就会出现各种问题,切割头报警、电机编码器报警、漏水、切不圆、切不透等各种不稳定……这些问题都遇到过。于是,他和技术人员还需要到应用现场去调整,去发现在实验室里看不到、导致性能不稳定的问题,最终达到如今产品的稳定性能。

刘旭飞调试设备

在产品研发过程中,刘旭飞始终对标国外一流水平。在第一代产品时,三维五轴激光切割机还略显笨重。当时国外已经有十几年的研发生产经验,一些零部件可以做到重量又轻、性能又好,但大族的产品才刚起步,刘旭飞选择先牺牲产品性能来实现设备功能。到第二代、第三代时,刘旭飞对产品几百上千个零部件“一个一个去抠”,把每个零部件的重量减下来,在结构上重新做优化设计,努力提升产品性能,让产品状态达到q极致化。“通过不断的产品迭代,努力实现我们的目标,研发就是这样的。”刘旭飞表示。

在这样的努力下,针对航空航天、汽车、模具等行业异形曲面曲线零件切割的重大需求,刘旭飞成功开发出机器人式、工作台移动式、高架龙门式、悬臂式三维五轴激光切割机床,实现了异形曲面曲线零件高速度、高精度三维激光切割,解决了零件切割过程中的拐角过烧、尖角过熔难题,切割质量的极大提升,降低了行业客户的生产成本,加快产品研发周期,成功应用于沈飞、成飞、比亚迪、长城汽车、宇通客车、中通客车、亿森模具、天汽模等知名企业。

2019年,刘旭飞在“中厚板及难焊接材料激光焊接与复杂曲面曲线激光切割技术与装备”项目中表现优异,荣获国家科学技术进步奖。该项目的多项技术为国内外首创且指标优于国际平均水平,整体技术处于国际领先地位,获得60余项发明专利,制定国家标准7项;项目成果解决了多项关键“卡脖子”技术难题,打破国际垄断,并实现批量化生产销售,取得了良好的经济效益、社会效益及品牌效应。

“中厚板及难焊材料激光焊接与复杂曲面曲线激光切割技术及装备”项目荣获科技界最高奖“国家科学技术进步奖”

“死磕”三维激光切割技术,追赶最后10%的差距

当下,深圳正大力培育发展“20+8”产业集群。《深圳市培育发展激光与增材制造产业集群行动计划(2022—2025年)》提出,到2025年,产业增加值达到140亿元,形成覆盖源头创新、智能制造、创新应用的产业发展生态。以深圳宝安等为集聚区的激光产业集群将迎来蓬勃发展。

“激光只是一个工具,并且离我们越来越近,也越来越普遍,特别是还有规划政策的加持,激光行业以后有着很大的发展前景。”刘旭飞认为,今后激光产业将对人才的需求会更大,激光设备的研发过程其实很枯燥,设备上成千上万个参数要一个一个摸索,也希望耐得住寂寞、有团队精神的人才加入激光事业中来。

产业前景虽好,但对研发人员来说,路仍要一步一步走。“在产品研发上,往往是从0到90%的周期会比较快,但到后面哪怕要提升1%,可能就需要好几年。”他说,过去他们用7年时间达到了国外90%的水平,接下来,他计划用几年甚至十年的时间,去追赶这10%的差距。

首先达到100%再逐步完成超越,这就是他的目标。刘旭飞表示,接下来他还有很多计划,比如继续提高设备稳定性和切割效率。“并不是把产品研发出来就可以了,还要不断优化改进迭代,三维切割机是我这一辈子的事业。”他说,这辈子他将“死磕”三维激光切割技术,努力将这项技术做到极致,希望在未来10年内,三维切割机能够达到甚至赶超国际领先水平。

对刘旭飞来说,在这项事业上有所成果,就是人生的成就感所在。

征途漫漫,惟有创新、惟有奋斗。