在北京工業大學標志性的科學樓腳下有個精致規整的三層小樓,門外是樸實莊重的紅墻灰柱,門內是寬敞明亮、設備林立的實驗室。這里有高端厚重的激光器、精巧靈活的機械手,通透的激光先進制造實驗大廳更像一個井然有序的現代化創意空間,通過對金屬材料等先進制造技術的研發,為航空航天、交通運輸、鋼鐵冶金、裝備制造等提供激光智能制造的技術支撐和工程服務。這就是北京市激光應用技術工程技術研究中心(下稱“工程中心”),是北京市科委于2011年認定的工程中心,以激光先進制造技術的工程化應用為目標,以解決國家重大需求和提升激光技術在首都智能制造領域的深度應用為主要任務和特色。

工程中心更像是一個現代化的創意空間

練就完美焊接服務軌道交通

焊接給大多數人的印象是一個護具、一把焊鉗,在四濺的焊花中把兩塊鋼板一點一點的連接在一起。而實驗室里激光焊接鋼板卻像用膠水粘上的一樣,幾乎看不出一點痕跡。這項技術是工程中心肖榮詩教授團隊和青島四方機車車輛股份有限公司合作的結晶。

“結構輕量化是軌道車輛發展的重要方向,采用先進的高強度不銹鋼結構是軌道車輛結構輕量化的主要技術途徑之一,激光焊接是實現先進輕量化不銹鋼列車構件制造的關鍵技術。”北京工業大學引進的國家人才計劃入選者、工程中心主任王璞教授介紹說。

據介紹,雙方合作最早開始于2010年初,針對輕量化、免涂裝不銹鋼車體結構激光焊接制造的技術難題,工程中心的裝備平臺、工藝技術水平具備開展免涂裝輕量化不銹鋼客運列車側墻激光焊接的研發能力。

“在沒有任何可參考借鑒經驗的條件下,前期團隊通過系統工藝試驗,完成了不同板厚組合的不銹鋼搭接接頭激光參數對激光焊縫形貌、接頭性能的影響規律的研究,開發出了激光熔深精確控制,實現無氧化變色、無變形的激光焊接制造工藝技術。”北京工業大學激光工程研究院副院長、副研究員吳世凱說。

研究人員正在開展相關實驗

隨后雙方組成聯合研發團隊,四方廠的工程師和工藝技術人員進駐工程中心,圍繞工程化生產完成典型接頭激光焊接工藝優化、焊縫基本性能及基于車體疲勞壽命的焊縫優化等關鍵技術研發,通過一系列的技術攻關,實現了1.5mm側墻單元、2mm側墻單元激光焊接、制造出激光焊接免涂裝輕量化不銹鋼車體側墻單元。采用激光焊接技術全面取代電阻點焊,顯著提升了我國列車生產制造技術水平,車體結構優化,重量減輕,性能明顯提高,外觀質量顯著改善,無需后處理和涂裝,工藝流程大大減化。據悉,激光焊接制造的輕量化免涂裝不銹鋼列車已于2012年12月在南車青島四方機車車輛股份有限公司下線,并率先應用于北京地鐵14號線。

發揮技術優勢助力首都建設

“要打造一個高水平工程中心,需要有專業的技術團隊和管理團隊,既要了解工程中心內部情況,又能夠緊跟北京、國家發展戰略,能夠對外有效地溝通和交流。”王璞表示。

工程中心的優勢主要體現在三個層面。王璞介紹說,首先,激光制造契合了國家智能制造發展的大趨勢大背景,到2025年要邁入制造強國的行列,依托先進的制造裝備和制造方法是必不可少的,激光先進制造是工程中心的傳統特色和優勢;第二,激光技術的應用越來越普及,我國已成為激光產業全球增長速度最快的國家之一,在我國重點發展的“航空航天裝備”、“先進軌道交通裝備”、“新能源汽車”等領域,激光技術可以寫出濃墨重彩的一筆;第三,工程中心一直秉承“產學研結合”、“國際合作與交流”兩個發展理念,已經與多個企業建立聯合實驗室,共同解決一線生產、制造中的問題。

“在工程中心已有的基礎上,進一步加強與北京市企業合作,力爭解決北京市重點企業的重大技術難題,為首都經濟建設做出重大貢獻。”王璞說,工程中心已經完成的離子膜電解槽激光焊接成套技術裝備及應用,大型薄壁關鍵構件激光焊接關鍵技術及應用,皮秒激光及其衛星激光測距應用等成果都是服務北京的典型案例。大功率半導體激光器關鍵技術轉讓1160萬元,全光纖脈沖激光器技術轉讓500萬元,研究成果能落地轉化也是工程中心職能的重要體現。

在中心的發展過程中,時任北京工業大學副校長、首任工程中心主任蔣毅堅教授為工程中心打造了幾個極具顯示度的指標,同時在科研項目、科技成果轉化、國際交流與合作中發揮了重要的作用。

相關成果為產業發展起到了積極作用

弘揚“工匠精神”培養專業人才

打造一個高水平工程中心,人才培養是關鍵。從制定研究生培養方案開始,針對學術學位研究生和專業學位研究生的不同特點,提出不同的要求,因材施教,充分發揮學生的特點和優勢。

“無論從事哪個方面的工作,我們要干一行、愛一行、鉆一行。只要踏實勞動、勤勉勞動,在平凡崗位上也能干出不平凡的業績,十年磨一劍,相信工程中心未來將有大作為。”王璞表示。

不久之前教育部新工科項目正式認定,高校新工科建設開始進入實施階段。“依托工程中心,給研究生特別是專業學位研究生提供更多實踐的機會,對他們未來發展是很有幫助的。同樣,學生也要走出去,我們的目標是培養既具有家國情懷,又具有國際視野和國際交流能力的高水平專業人才。”王璞坦言。

“北京市科委在工程中心申請、認定、建設、管理、績效考核、獎勵等方面有嚴謹的體系和方法,環環相扣。特別是在比較關鍵的環節,科委專門組織培訓和講解,讓我們感受到了服務的溫暖。”王璞說,“市科委借助網絡平臺給我們提供了很多便利,包括科技條件平臺、政策法規、開放課題、年報管理系統、新聞、科技動態等等,從另一個側面促進了工程中心的宣傳、推廣和建設。”