摘要：“大而不强”“全而不精”，是我国传统制造业长期以来的真实写照。在这一背景下，工业母机作为“制造机器的机器”，其转型升级路径尤为关键。
水导激光正成为高端制造领域的新利器。
“大而不强”“全而不精”，是我国传统制造业长期以来的真实写照。在这一背景下，工业母机作为“制造机器的机器”，其转型升级路径尤为关键。
在硬脆半导体、特种复合材料等难加工材料应用广泛的今天，传统加工技术面临应力变形、效率低下等瓶颈，水导激光设备作为新兴工业母机可突破这些局限，近年备受产业界及资本市场的关注。
冷辰科技，一家成立不到三年的国产水导激光设备企业，在某上市公司历时三天三夜不断加工的严格测试中，其设备在特定参数表现上实现了对进口品牌的超越（核心组件为进口品牌）。
图1 进口设备与冷辰科技方案特定参数的对比
突破技术壁垒，水导激光崭露头角
随着航空航天、电子制造、医疗器械等高端领域对加工标准日益严苛，水导激光技术凭借其高能量密度、高精度优势，成为解决高端精密制造难题的理想方案。
与传统机械、电火花、激光加工相比，水导激光技术有效克服了应力变形、热影响区大等局限。该技术将激光束引入微水柱中，利用水柱的全反射效应引导激光，同时借助水的冷却作用，实现高效、高精度、低热损伤的加工效果。
水导激光技术的材料加工范围不断拓展，从早期的成熟应用材料，逐步延伸至超硬陶瓷、高强度金属合金等难加工材料领域。在医疗领域，该技术已用于生物相容性材料加工，在确保材料性能不受损伤的前提下，精准制造具有复杂形状与结构的医疗构件。
迈入多元创新阶段后，水导激光技术进一步与其他先进技术展开融合应用。以计算机辅助设计（CAD）与计算机辅助制造（CAM）技术的结合为例，二者的协同实现了加工过程的高度自动化与智能化 —— 借助 CAD/CAM 软件，可精准设计加工路径与工艺参数，并直接驱动水导激光加工设备执行加工操作，大幅提升加工效率与精度。
五个阶段——国产水导激光设备的进化之路
国产水导激光设备的成长路径清晰可见：
第一阶段原理演示，将可见光置入水柱中传播，验证技术可行性；
第二阶段切割演示，能够利用较小功率激光切割较薄工件，但质量尚不稳定；
第三阶段实际切割，能将一定功率的激光置入小于100 μm的喷嘴中，可加工金刚石、碳化硅等超硬材料，但切割质量、效率与进口品牌仍有差距；开始配套数控系统，但软件也只能实现初级功能，谈不上好用。
第四阶段实现性价比提升，切割质量、效率和喷嘴寿命媲美进口品牌；数控系统和设备硬件相匹配，基础功能完善，相比于进口品牌具备性价比。
第五阶段超越进口，在切割质量、切割效率和喷嘴寿命等关键指标中的一两项超越进口品牌，实现差异化竞争，进入进口设备也无法触及的市场。
下面是一些水导激光加工的案例：
图2 SiC单晶圆管加工结果和优势
图3 CMC材料（深4.1 mm,直径0.3 mm）加工结果和优势
图4 金刚石微流道的加工和优势
具体来说，要做出真正优秀的水导激光设备，需要在底层融合数控系统、CCD、驱动器、光学、流体力学和精密结构等诸多跨学科技术。即使是某些进口品牌，也无法做到全技术链的自研。
冷辰科技短短三年时间，走完了从概念验证到性能超越的艰辛历程。从图2到图4可以看出，该公司水导激光设备对SiC单晶圆管的切面接近垂直、上下直径误差10 μm以内且无崩边，加工效率达传统手段的3倍。
在CMC材料上，该公司业内率先加工出直径0.3 mm、深度4.1mm的微孔，切割效率高，边缘几乎无热损伤且无纤维暴露。在金刚石微流道加工中，表面粗糙度Ra低至1 μm，盲槽宽度与深度的一致性误差在15 μm以内。
全技术链布局，构建核心竞争优势
冷辰科技相关负责人将公司快速发展归因于多方面因素：
1、政府与资本的支持：公司是靠市场化融资获得启动资金，而政府背景的出资方在背后提供了重要支持。
2、团队经验积累：尽管公司成立时间较短，但核心团队（公司合伙人）在工业母机领域拥有超过十年的技术积淀。
3、全技术链布局：
· 软件方面——数控系统自主开发能力，区别于外购+二次开发的常规模式，冷辰科技实现了从底层代码开始的系统构建，能够针对市场需求进行灵活调整。
· 硬件方面——硬件模块正向设计，基于团队在水刀、激光切割机床行业十余年的经验，自主研发耦合头、高压泵等核心组件，并可根据应用场景优化。
4、市场响应优势：中国制造业规模占全球30%，应用场景丰富且迭代需求强烈。本土企业更贴近市场，具备快速试错和持续优化的条件。
制造业的“技工贸”和“贸工技”路线之争，也同样在水导激光市场上演，冷辰科技选择了“技工贸”路线。公司表示，冷辰科技创始团队均毕业于国内顶尖高校，曾有打破国外技术垄断的成功经验，因此确立了以技术超越进口设备为目标的发展路线。
当前水导激光行业仍面临挑战。一个显著的行业性指标是客户初期采购规模普遍较小，复购率也较低，反映出该技术在稳定性、易用性和加工效率方面仍有提升空间。冷辰科技洞察到，唯有跨越这些瓶颈，才能从“单点应用”走向“批量部署”。公司希望凭借多年积累逐步突破这些瓶颈，拓展水导激光设备的批量应用。
来自：光电汇
长三角G60激光联盟陈长军转载
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来源：江苏激光联盟
