高端数控机床“被卡脖子”自主创新实现“中国创造”

【制造业高质量发展】高端数控机床“被卡脖子” 自主创新实现“中国创造”

中新网客户端大连12月6日电(张旭)“像这台最大加工长度2.6米的五轴叶片铣削加工中心,以前外商售价是2200万元。我们2015年自主研发成功后,他们把售价降到了每台1200万元。”辽宁大连光洋科技集团有限公司董事长于德海表示。

纵观光洋科技的发展历程,金普新区不断完善的产业环境和科技创新扶持政策,为企业打造了跨越式发展的最佳环境。大量人才的引进,让大连光洋“高档数控机床控制集成技术国家工程实验室”以及国家博士后科研工作站等10余个研发平台成为可能。

凭借自身强大的资源配置能力,和多年经营的供应链关系,TCL华星最终啃下了技术和产业化难题。

将工厂建在地下,因为精密机床的生产必须在恒温环境下进行,温度湿度的细微变化,都可能影响设备和产品精度。地下工厂辅以光洋自主研发的智能化能效综合控制管理系统,将大幅降低后期运行成本,并为确保产品精度打下坚实的基础。

用自主创新反击“卡脖子”

综合目前技术难度以及产线规划来看,在液晶面板过剩,以及终端市场传导上来的低迷现状,面板厂商需要在空窗期推出更具竞争力的技术,Mini LED正是不二选择。

处于寒冬中的显示行业,对于新的增长点的渴望愈发强烈。然而,OLED、Micro LED等新一代显示技术尚处于产业化初期,成本和工艺均存在较大制约。Mini LED在显示效果上趋近OLED,且工艺更成熟,几乎成为业内打开中高端市场增长点的共识。

尽管TCL华星内部杂音很多,经过细致的技术、成本和市场分析,TCL华星在2019年年初,决定走Mini LED路线,且采用成本较低的(非晶硅)玻璃基板。TCL华星试图走出一条差异化竞争道路。

TCL华星开拓新路径

业界人士指出,Mini LED需求将同步呈现成长趋势。

Mini LED应用从2018年下半年开始起步以来,已经有越来越多高端显示器采用了Mini LED背光技术。近期,多家媒体传出苹果公司将推出采用Mini LED面板的产品,该消息一出,面板行业再掀波澜。

数控机械臂。张旭 摄

此前业内的Mini LED屏都以PCB为基板,分区数一般在1000个以内,不能做太高,否则成本就会居高不下。而TCL华星的Mini LED屏可以做到5000多个分区。TCL华星的Mini LED屏在HDR亮度上可以做到1000到2000尼特,甚至更高,非常适合8K高清显示。

打造数控机床的“地下王国”

五轴叶片铣削加工中心,是一种一次装夹就可完成五面体加工的科技含量高、精密度高的高端数控机床。

“舍得一身剐,也要把‘皇帝’拉下马。”光洋科技从此认定了通过自主创新,与国外巨头面对面竞争的发展道路。他们花大力气引进人才,建起了国内同行业唯一“高档数控机床控制集成技术国家工程实验室”,研制出世界上最大规格的、可加工最大叶片的五轴叶片铣,自主研制成功VGW400-U高速高精度五轴立式加工中心,打破了我国航天航空等领域叶轮类工件装备长期依赖进口的局面,实现了高档数控机床的“中国创造”。

至此,Mini LED两大技术路线并驾齐驱,未来在应用端的想象空间,拭目以待。

TCL华星研发团队另辟蹊径,提出将Mini LED晶体应用在玻璃基板上的构想(Mini LED on glass)。但业内一直认为Mini LED与玻璃基板二者“水火不容”。Mini LED技术属电流驱动型技术,对电阻极为敏感,而玻璃驱动的稳定性又不够。

自主创新让进口产品价格腰斩

华泰证券分析指出,由于Mini LED具备高解析、高对比、高色饱等多重优势,预期2020年Mini LED渗透率将大幅提升,带动产业回温。2018-2020年我国Mini LED市场规模有望保持175%左右的增长,2020年Mini LED市场规模将达22亿元。

员工在操作数控机床。张旭 摄

“大连光洋科技下定决心走自主创新之路,其实纯属‘逼上梁山’。”回顾企业自主创新的发展历程,于德海感慨万千。

于德海告诉记者,通过自主研发的“大数据+互联网+物联网+人工智能+智能供配电+智能环境监控”技术产品,光洋科技将在这里实现各类生产设备、辅助设备互联互通,及数字化、智能化工厂管控。“光洋科技20多年来培育的数控产业完整的人才链、技术链和产业链,以及与用户合作建立的协同创新平台,为我们提供了改变中国数控机床版图的底气。”(完)

从Mini LED产业链建构来看,一方面LED芯片竞争加剧下生产、封装工艺更加成熟,有利于催化背光Mini LED渗透;另一方面,红海竞争倒逼LED芯片企业转型升级,加快产能转换。而Mini LED作为近年来商用可期的显示技术,自然成为企业平滑过渡的跳板。

“在大连光洋科技发展的历史上,这样的例子举不胜举,这也正是光洋科技坚定不移走自主创新道路的最大动力。”

1999年,光洋科技需要购买两台数控机床,当时国内企业无法生产,只得购买某发达国家的进口产品。对方将机床卖给光洋科技的前提,还有附加条件:机床的安装地点、使用人员、用途必须接受国外厂家的严格限制,如果光洋科技擅自挪动机床,或者变更用途生产其他产品,机床将被厂家设置的加密锁自动锁死。如此,光洋科技花重金买来的设备,将立刻变为一堆“废铜烂铁”,而对方却不需要负责。

被业内称之为过渡技术的Mini LED,为何能登上显示舞台中央?

2019年年末,各大显示相关的行业年会上,Mini LED成为主要关键词之一,显示厂商纷纷曝光自己在Mini LED的产品进展。

当前,业内普遍采用的Mini LED技术路径是由SMT厂商将Mini LED晶体组装在PCB板上来实现快速出货。该技术路径成本高、功耗大。厂商只能通过被动式驱动,牺牲屏的色彩显示效果,做中小尺寸显示屏来降低成本。

那么,这条差异化竞争道路,将给TCL华星带来什么?

据了解,晶电、亿光、隆达等台系LED厂已迈入小量出货阶段;洲明Mini LED产品已经批量化实现Mini LED芯片的装配。

光洋科技集团有限公司董事长于德海。张旭 摄

大连光洋科技组织科研力量成立课题组开展攻关,终于研发出了自主知识产权的传感器,其精度达到头发丝直径的1/140,市场售价仅为12万元。

高端数控产业是制造业的基础。5年前,中国高端数控机床市场几乎被几大国外巨头垄断。在大连光洋的产品推出前,由于中国在能源、航空、航天、船舶、军工等领域对推进器螺旋桨和汽轮机叶片工程等部件加工的巨大需求,即使国外产品卖到天价,国人也只能照价购买。

而在新一代显示技术增长点上,OLED产品下探尚处于初期,尤其是大尺寸方面。对比传统液晶电视,OLED的确优势明显,但成本和工艺均存在较大制约。

研调机构最新预估2024年Mini LED背光在IT、电视及平板应用的渗透率,或达到20%、15%及10%。

自主研发的KTurboM3000五轴叶片铣削加工中心。张旭 摄

于德海告诉记者,这个占地46万平方米、计划总投资29亿元的地下工厂不仅仅是一个厂房,更是全体员工的梦想。“将来这里生产的数控机床,将彻底打破少数几个国外巨头在中国市场的垄断地位,并与他们在国际市场上一争高下。”

凭借自主创新大幅降低采购制造成本的不止这一例。于德海回忆,5年前,一个高端数控机床上的零部件传感器,美国进口产品价格高达70万元。光洋科技经过成本分析发现,这种传感器材料成本仅为2.8万元。

在金普新区董家沟街道一处僻静山谷旁,500多延长米的研发基地依山而建,身后便是一大片绿油油的草坪。在这片草坪下,一座面积相当于30多个标准足球场大小的“地下工厂”正在加紧建设。

要实现Mini LED on glass的技术领先,并非易事。传统的Mini LED是以PCB作为背板,整个PCB的供应链相对完整。而TCL华星首次用玻璃基板代替PCB板作为LED背板,要重新设计制程,重新整合供应链。

目前,三星、TCL华星、京东方等头部厂商正全力冲刺Mini LED,其驱动芯片、封装和下游应用厂商广泛进行跨领域上下游联动,产业链已初具规模。

Mini LED登上显示舞台中央

在面板产能分布上,国内屏厂大多聚焦于G6柔性AMOLED产线,定位于中小尺寸。但在高代OLED产线上,国内屏厂仍处于布局阶段。

奥拓电子Mini LED产品已经成功应用于南京市公安局,并在中、法、日、瑞士、荷兰等国的重点项目中商用。

2019年8月31日,TCL华星正式将首款75吋8K Mini LED屏命名为“星曜”,并在深圳召开新品发布会。此举意味着全球第一款做在α-Si玻璃基板上的Mini LED屏成功实现产业化。

雷曼光电新型COB显示封装胶的研制,能够满足下一代Mini/Micro LED显示的需求。

2003年,VGW400-U高精度五轴立式机床从大连启运出口德国,大连光洋,创造了中国自主研发高档数控机床返销发达国家的历史。

由大连光洋科技自主研发的KTurboM3000五轴叶片铣削加工中心,凭借85%以上的自主化率,大幅度地降低了生产成本,每台售价仅为750万元,以更优的性价比,已从国外巨头手里抢下了一半以上的市场份额。