扎心了!盤點亟待攻克的核心製造技術

自家的掘進機卻不得不用別人的主軸承

主軸承,有全斷面隧道掘進機(簡稱掘進機)的“心臟”之稱,承擔著掘進機運轉過程的主要載荷,是刀盤驅動系統的關鍵部件,工作所處狀況十分惡劣,是集掘進、出渣、運輸、支護於一體的成套設備,長度由幾十米到200多米,總重量可達幾百噸至5000多噸,是當前地下空間施工最先進的裝備。每臺價值從數千萬元至兩三億元不等。“就整機制造能力而言,國產掘進機已接近世界最先進水平,但最關鍵的主軸承全部依賴進口。”

當前,世界上能研製掘進機主軸承的企業僅四家,分別是德國的羅特艾德、IMO、FAG和瑞典的SKF,其中,羅特艾德佔有全球全斷面隧道掘進機領域絕大部分市場份額。據悉,羅特艾德公司製造的主軸承技術和工藝水平最高,其生產的主軸承直徑已突破7米多,裝配於多臺14米直徑的掘進機,掘進隧道長度累計已超過50公里。

作為國內唯一的滾動軸承綜合性研究機構,覆蓋基礎及應用研究,擁有盾構及掘進技術(軸承)國家重點實驗室,洛陽軸承研究所正加速實現技術研發步伐,目前已掌握直徑3米的主軸承核心技術,實驗壽命等同國外同類產品,力爭2018年裝機試用。

扎心了!盤點亟待攻克的核心製造技術

技術難點:

1、尺寸巨大結構最複雜,製造需要上百道工序

2、承受巨大載荷和強烈溫升

高端軸承鋼,難以補齊的中國製造業短板

作為機械設備中不可或缺的核心零部件,軸承支撐機械旋轉體,降低其摩擦係數,並保證其迴轉精度。在他看來,無論飛機、汽車、高鐵,還是高精密機床、儀器儀表,“凡是旋轉的部分,都需要軸承”。

遺憾的是,雖然我國的制軸工藝已經接近世界頂尖水平,但材質——也就是高端軸承用鋼幾乎全部依賴進口。在調研了東三省、浙江、山東等五六個省份之後,中科院山東技術轉化中心常務副主任王東昇找到了答案:最大的問題出在材質上,“沒有好鋼,永遠造不出高端軸承”。

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技術難點:

1、高端軸承用鋼幾乎全部依賴進口

2、鍊鋼過程中加入稀土的工藝突破不了


居者無其屋,國產航空發動機的短艙之困

短艙,是飛機上安放發動機的艙室,俗稱“房子”,模樣類似整流罩,主要由發動機進氣道、整流罩和尾噴口組成,起整流、降噪、保護和為安裝發動機部分附件提供平臺的作用。

“與人們熟知的在高溫、高壓、高速等極端工況下工作的航空發動機熱端部件相比,短艙屬於‘低溫部件’技術,是航空推進系統最重要的核心部件之一,所需的技術難度極高。其成本約佔全部發動機的1/4左右。”北京天驕航空產業投資有限公司國家“千人計劃”專家王光秋博士說。

目前,新一代大涵道比航空發動機短艙,主要由航空業頂級製造商美國古德里奇提供,包括波音787和空客A350/A320neo等,也包括龐巴迪C系列和巴西航空公司的E系列支線飛機。美國GE與法國賽風合資的奈賽公司也是一家短艙供應商,向用於B737、A330等飛機的推進系統提供短艙。而我國在這一重要領域尚屬空白。

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技術難點:

短艙屬於‘低溫部件’技術,是航空推進系統最重要的核心部件之一,所需的技術難度極高,國內目前空白。

真空蒸鍍機匱缺:高端顯示屏上的陰影

未來可捲曲、如紙一樣輕薄的各類終端屏幕主要選材是OLED(有機發光二極管),OLED生產過程最重要的一環就是“蒸”,工藝難度極高。

真空蒸鍍機就如同OLED面板製程的“心臟”,被日本Canon Tokki獨佔高端市場,說其掌握著OLED產業的咽喉也不過分,業界對它的年產量預測通常在幾臺到十幾臺之間。有錢也買不到,說的就是它。可惜,目前我國還沒有生產蒸鍍機的企業,在這個領域我們沒什麼發言權。

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技術難點:

OLED的生產難度在精密製造,精密製造的技術壁壘在精密設備,國內精密設備的製造能力薄弱。

燒不出大號靶材,平板顯示製造仰人鼻息

一塊小小的玻璃,不僅可以導電發光,還可以幻化出形式各異的文字和靜態、動態的炫目影像,這就是人們如今已司空見慣的各色平板顯示屏。

玻璃本身不導電,也不發光,奧妙全在於背後塗裝的一層薄薄透明導電膜。就是這層不足頭髮絲直徑五百分之一的膜,背後有一塊看不見的“靶”。“全國有20餘家靶材生產製造商,但能做超過32英寸靶材的,我們還是‘零’!”

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技術難點:

技術和工藝是個難邁的坎,耐火材料不過關,難耐燒結工藝所需的烈火考驗,燒結爐總體質量差強人意。

這些“細節”讓中國難望頂級光刻機項背

“十二五”科技成就展覽上,上海微電子裝備公司(SMEE)生產的中國最好的光刻機,與中國的大飛機、登月車並列。它的加工精度是90納米,相當於2004年上市的奔騰四CPU的水準,國外已經做到了十幾納米。

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技術難點:

1、可靠性不足,3萬個機械件都要可靠

2、光學系統複雜

傳感器疏察,被愚鈍的機器人“國產觸覺”

給一個壓力,還一個電信號。觸覺傳感器的簡單轉變就能讓真實世界以“二進制”的方式傳給機器人。

“一點點壓力就能產生匹配的電流。”在加了形容詞後,這個轉變困難了一些,西北工業大學副教授楊鵬飛解釋,要靈敏地捕捉到“一點點”的輸入,並給出嚴格匹配的輸出。

“需要穩定、精確的輸出,並且消除不同‘維’間的耦合干擾。”東南大學教授宋愛國的進一步闡釋意味著這種轉變難上加難。

這個信號轉變的穩定實現,讓巴掌大小的日本陣列式產品即便賣到10萬元,也能在科研和產業市場佔盡先機。

扎心了!盤點亟待攻克的核心製造技術

技術難點:

1、行業內,工藝不過關

2、行業外,材料不夠純

3、有佈局,但轉化難推進


微球:民族工業不能承受之輕

“2017年中國大陸的液晶面板出貨量達到全球的33%,產業規模約千億美元,位居全球第一。但這面板中的關鍵材料——間隔物微球,以及導電金球,全世界只有日本一兩家公司可以提供。這些材料也像芯片一樣,給人卡住了脖子。”僅微電子領域,中國每年就要進口價值幾百億元人民幣的微球。

這種球,直徑是頭髮粗細的三十分之一。少了它,你正盯著的液晶屏幕將無法生產。微球,現代工業的基礎材料,被國外企業壟斷。

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技術難點:

1、微球太小,篩分困難

2、國產原材料不純影響微球性能


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