2022年“科创中国”系列榜单风采录|先导技术榜单(装备制造领域)

 公司新闻     |      2023-03-11 20:19:23    |      小编

  为强化“科创中国”品牌建设,中国科协设立“科创中国”系列榜单,推荐一批产学研融合典型成果、机构、任务,发挥引领示范作用,树立产学研深度融合风向标,着力打通科技强到产业强、经济强的关键环节。

  先导技术榜,面向电子信息、生物医药、装备制造、先进材料、绿色低碳、产业基础六大领域的产业需求,遴选代表本领域前沿水平,具有开创性突破和广阔应用场景,可转移、转化、交易的先导技术成果。

  第三代半导体材料是指碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等宽禁带材料,该材料具备耐高压、耐高温、耐高频等优越性能,主要用于功率电子、微波射频和光电子领域。第三代半导体芯片制造成套核心装备主要为SiC、GaN等与材料特性密切相关的专用材料、器件制造装备,包括用于制备SiC外延层的“SiC外延生长炉”、用于P型掺杂的“SiC高温高能离子注入机”、用于激活注入离子及修复离子注入晶格损伤的“SiC高温退火炉”、用于制备栅氧层的“SiC高温氧化炉”和用于制备GaN外延层的“GaN-MOCVD”。

  第三代半导体是下一代移动通信、新能源汽车、高速列车、能源互联网等产业实现自主创新发展和转型升级的关键“核芯”。新能源汽车、高速列车等产业的升级换代需要“高效率、高可靠、轻量小型化”的电力控制系统,这决定了各种电力转换装置的功率密度、转换效率、安全可靠等各项性能,第三代半导体电力电子材料和器件成为了关键技术门槛;通信系统等装备的性能升级,需要射频信号覆盖范围更大、带宽更宽、精度更高、时延更低,其核心技术是“高频宽带大功率”的微波射频器件;新一代显示与光源技术需要覆盖“红外”到“紫外”波长范围的半导体体系,实现“光谱可调、高效小型化、数字可控”的半导体光,支撑技术的颠覆性创新应用。

  本项目实现了微组装关键工艺装备自主可控与国产化替代的目标,打破了该技术长期被欧洲国家及美国、日本垄断的局面;突破了多项微组装设备研制的关键技术,显著提升了国产微组装设备的研发能力与市场竞争力,倒装组装精度达到1微米以内;主导制定了微组装装备技术标准,引领微组装行业高水平、高质量发展。本项目获得授权专利21项;主导制定了微组装领域的国家和行业标准12项;发表了技术论文11篇。分别获得中国电科集团“科学技术奖”二等奖、三等奖各一次。

  本项目技术成果已推广应用到航空、航天、民用5G基站、热成像、光通信等众多领域,主要客户包括中国电科、中国航天、华为、海信等近百家研究院所和企业,累计实现销售应用本项目相关成果的各类微组装设备400余台(套)。另一方面,可应用于T/R组件等关键电子模块的高密度、高精度组装工艺。随着民品产业微电子器件模块不断向“小型化、高性能”发展,对微组装智能设备的市场需求较为迫切。本项目产品还可批量应用到通信电子、汽车电子、高铁动车等民品领域的微波功率器件、MEMS器件、蓝牙天线等高性能微电子器件模块的生产制造,其市场应用前景广阔。

  百万千瓦级电网友好型风光储场站群智慧联合集控关键技术,由中国长江三峡集团有限公司科学技术研究院和华北电力大学共同组建团队完成联合攻关,创新性地开展了“大规模区域的风光功率联合预测”“面向风光储场站协同优化控制与保护”“电网友好型新能源电站‘网-源’协调关键机制”“新能源快速一次调频和虚拟惯量支撑”等技术研究,针对“规模化储能+新能源”开发了多种调控模式及电网友好功能,实现了“场站层”和“站群层”的有机协调。

  以该技术为核心形成的智慧联合集控系统已在三峡集团乌兰察布新一代电网友好绿色电站示范项目落地应用。该示范项目位于内蒙古自治区乌兰察布市四子王旗境内,新能源装机200万千瓦,配套建设储能系统55万千瓦×2小时,目前一期工程(4#电站)已投产。智慧联合集控系统作为示范项目的“中枢大脑”,承担着新一代电网友好绿色电站与蒙西电网调度交易中心“智能化自主化交互通讯、主动感知和决策分析”等重要功能。通过全场景的运行考验,系统具备的“顶峰供电、功率平滑、一次调频、虚拟惯量”等电网友好功能得到了验证,新能源场站群“集中功率预测、风光储协同调控策略”等关键技术问题均得到了解决,示范电站具备了“一体化智慧控制、电网友好接入及风光储稳定”的运行要求。

  超高压水射流切割是一种冷态加工工艺,该工艺不改变切割材料的性能,对切割材料无选择性,切割速度快、切缝质量高。针对碳纤维、碳陶等先进复合材料的高精度、高速度加工以及大型曲面构件的切割加工难题,突破了“超高压发生设备关键技术”“超高压五轴联动水刀头系统设计技术”“高端专用水刀平台设计与制造技术”及“水射流加工测量一体化控制技术”,研发了“500Mpa压力级、15m×5m大型曲面构件五轴联动精密水切割装备”和“七轴五联动多功能水射流加工装备”。

  “高端五轴联动超高压水切割技术”主要应用于航空航天企业,通过对复合材料、耐高温材料制造的大型曲面构件及零部件进行切割加工,实现了航空碳纤维复合材料飞机蒙皮结构件精密水刀装备的国产化。该项技术研发的“多功能水射流加工装备”,实现了“火箭发动机碳陶材料燃烧室前段零部件的高质量钻孔”及“外形修整加工及简体切割”。超高压水切割技术具有“冷态加工、对材料无选择性、无粉尘污染”等技术优势,可广泛应用于石油化工、煤矿、核工业等领域;而碳纤维等先进复合材料已成为航空航天、汽车、家电、能源等领域的主导材料之一,随着市场需求的增加、复合材料应用的扩大,“高端五轴联动超高压水切割技术”的应用前景广阔。

  技术实际应用场景——超高压大型曲面构件五轴联动水切割装备对机翼蒙皮修边切割加工

  混联加工机器人是由“并联机构+摆角头”构成的高性能机器人,兼具机床和关节型机器人的特点,可搭建多样的机器人加工装备,完成机床或关节型机器人难以完成的加工任务。本项目解决了混联加工机器人在“机构创新、设计理念、精度调控、集成应用”中的难题,打通了从“自主设计”到“工程应用”的全链条。将该技术与工艺技术融合,可研制出移动铣削/制孔、光学元件抛光、搅拌摩擦焊接等新型工艺装备,在航天航空、重大光学工程等领域均已成功应用,解决了一批我国在重大工程中的制造难题。

  本项目针对航天大型舱体类结构件“高精度、短流程、高柔性”的加工需求,研制出“混联机器人铣削加工移动工作站”,在北京卫星制造厂用于通信卫星、货运飞船生产,变革了“铁打的机床,流水的工件”制造模式,大幅度缩短了研制周期;针对国家重大光学工程中大口径光学元件的超精密抛光需求,研制出“混联机器人超精密抛光工艺装备”,在中物院激光聚变研究中心用于强激光透镜研制,实现了“批量化、低损伤、低成本”制造;针对汽车制造企业对模具的“高质高效自动化抛磨”需求,研制出混联机器人模具抛磨工艺装备,在潍柴动力股份有限公司和天津汽车模具股份有限公司用于“柴油机连杆铸钢模具”“白车身覆盖件铸铁模具”的抛磨加工,实现了从完全依赖手工抛磨向自动化抛磨的技术跨越。金年会体育金年会体育金年会体育