在北京工业大学标志性的科学楼脚下有个精致规整的三层小楼,门外是朴实庄重的红墙灰柱,门内是宽敞明亮、设备林立的实验室。这里有高端厚重的激光器、精巧灵活的机械手,通透的激光先进制造实验大厅更像一个井然有序的现代化创意空间,通过对金属材料等先进制造技术的研发,为航空航天、交通运输、钢铁冶金、装备制造等提供激光智能制造的技术支撑和工程服务。这就是北京市激光应用技术工程技术研究中心(下称“工程中心”),是北京市科委于2011年认定的工程中心,以激光先进制造技术的工程化应用为目标,以解决国家重大需求和提升激光技术在首都智能制造领域的深度应用为主要任务和特色。

工程中心更像是一个现代化的创意空间

练就完美焊接服务轨道交通

焊接给大多数人的印象是一个护具、一把焊钳,在四溅的焊花中把两块钢板一点一点的连接在一起。而实验室里激光焊接钢板却像用胶水粘上的一样,几乎看不出一点痕迹。这项技术是工程中心肖荣诗教授团队和青岛四方机车车辆股份有限公司合作的结晶。

“结构轻量化是轨道车辆发展的重要方向,采用先进的高强度不锈钢结构是轨道车辆结构轻量化的主要技术途径之一,激光焊接是实现先进轻量化不锈钢列车构件制造的关键技术。”北京工业大学引进的国家人才计划入选者、工程中心主任王璞教授介绍说。

据介绍,双方合作最早开始于2010年初,针对轻量化、免涂装不锈钢车体结构激光焊接制造的技术难题,工程中心的装备平台、工艺技术水平具备开展免涂装轻量化不锈钢客运列车侧墙激光焊接的研发能力。

“在没有任何可参考借鉴经验的条件下,前期团队通过系统工艺试验,完成了不同板厚组合的不锈钢搭接接头激光参数对激光焊缝形貌、接头性能的影响规律的研究,开发出了激光熔深精确控制,实现无氧化变色、无变形的激光焊接制造工艺技术。”北京工业大学激光工程研究院副院长、副研究员吴世凯说。

研究人员正在开展相关实验

随后双方组成联合研发团队,四方厂的工程师和工艺技术人员进驻工程中心,围绕工程化生产完成典型接头激光焊接工艺优化、焊缝基本性能及基于车体疲劳寿命的焊缝优化等关键技术研发,通过一系列的技术攻关,实现了1.5mm侧墙单元、2mm侧墙单元激光焊接、制造出激光焊接免涂装轻量化不锈钢车体侧墙单元。采用激光焊接技术全面取代电阻点焊,显著提升了我国列车生产制造技术水平,车体结构优化,重量减轻,性能明显提高,外观质量显著改善,无需后处理和涂装,工艺流程大大减化。据悉,激光焊接制造的轻量化免涂装不锈钢列车已于2012年12月在南车青岛四方机车车辆股份有限公司下线,并率先应用于北京地铁14号线。

2发挥技术优势助力首都建设

“要打造一个高水平工程中心,需要有专业的技术团队和管理团队,既要了解工程中心内部情况,又能够紧跟北京、国家发展战略,能够对外有效地沟通和交流。”王璞表示。

工程中心的优势主要体现在三个层面。王璞介绍说,首先,激光制造契合了国家智能制造发展的大趋势大背景,到2025年要迈入制造强国的行列,依托先进的制造装备和制造方法是必不可少的,激光先进制造是工程中心的传统特色和优势;第二,激光技术的应用越来越普及,我国已成为激光产业全球增长速度最快的国家之一,在我国重点发展的“航空航天装备”、“先进轨道交通装备”、“新能源汽车”等领域,激光技术可以写出浓墨重彩的一笔;第三,工程中心一直秉承“产学研结合”、“国际合作与交流”两个发展理念,已经与多个企业建立联合实验室,共同解决一线生产、制造中的问题。

“在工程中心已有的基础上,进一步加强与北京市企业合作,力争解决北京市重点企业的重大技术难题,为首都经济建设做出重大贡献。”王璞说,工程中心已经完成的离子膜电解槽激光焊接成套技术装备及应用,大型薄壁关键构件激光焊接关键技术及应用,皮秒激光及其卫星激光测距应用等成果都是服务北京的典型案例。大功率半导体激光器关键技术转让1160万元,全光纤脉冲激光器技术转让500万元,研究成果能落地转化也是工程中心职能的重要体现。

在中心的发展过程中,时任北京工业大学副校长、首任工程中心主任蒋毅坚教授为工程中心打造了几个极具显示度的指标,同时在科研项目、科技成果转化、国际交流与合作中发挥了重要的作用。

相关成果为产业发展起到了积极作用

3弘扬“工匠精神”培养专业人才

打造一个高水平工程中心,人才培养是关键。从制定研究生培养方案开始,针对学术学位研究生和专业学位研究生的不同特点,提出不同的要求,因材施教,充分发挥学生的特点和优势。

“无论从事哪个方面的工作,我们要干一行、爱一行、钻一行。只要踏实劳动、勤勉劳动,在平凡岗位上也能干出不平凡的业绩,十年磨一剑,相信工程中心未来将有大作为。”王璞表示。

不久之前教育部新工科项目正式认定,高校新工科建设开始进入实施阶段。“依托工程中心,给研究生特别是专业学位研究生提供更多实践的机会,对他们未来发展是很有帮助的。同样,学生也要走出去,我们的目标是培养既具有家国情怀,又具有国际视野和国际交流能力的高水平专业人才。”王璞坦言。

“北京市科委在工程中心申请、认定、建设、管理、绩效考核、奖励等方面有严谨的体系和方法,环环相扣。特别是在比较关键的环节,科委专门组织培训和讲解,让我们感受到了服务的温暖。”王璞说,“市科委借助网络平台给我们提供了很多便利,包括科技条件平台、政策法规、开放课题、年报管理系统、新闻、科技动态等等,从另一个侧面促进了工程中心的宣传、推广和建设。”