在科幻电影中,电磁脉冲弹(EMP)可以瞬间让电子设备失灵,一场“电磁风暴”甚至可以让一座城的电子系统瘫痪。应用于航天军工领域的电磁脉冲技术,正在加速进入工业领域,带来一场全新的变革。
不久前,华瞬(深圳)智能装备有限公司(简称“华瞬智能”)完成数千万天使轮融资,这家专注于电磁脉冲技术 (EMPT)的科技成果转化与行业应用的新兴企业,正在推动中国电磁脉冲技术进入工业化时代。
8月底,南都湾财社《新质·中国造》栏目走进华瞬智能,对话华瞬董事长、CTO崔俊佳教授,探寻电磁脉冲技术在工业领域带来的新变革、新发展。
崔俊佳表示:“电磁脉冲技术不是一项新技术,它在航空航天领域已经用了很多年,但是航空航天领域和大体量的民品领域不一样,当我们把这项技术移植到民品领域来的时候,它是一项降维打击的新技术,能够解锁新应用、创造新业态、培育新动能,是典型的新质生产力。但它还面临快节拍、低成本要求的挑战,我们为此在不断努力。”
电磁脉冲技术
从核工程到工业化时代
电磁脉冲技术源自上世纪70年代的核能研究领域,前苏联科学家率先使用这一技术实现了核燃料棒两端口的焊接。几乎在同一时期,美国波音公司也开始了对电磁脉冲技术的专利布局。直到上世纪80年代,我国才开始电磁脉冲技术的研究和探索,经过数十年的发展,电磁脉冲技术已经形成了焊接、压接、铆接及成形的四大体系。
由于国内关于电磁脉冲技术的研究起步相对较晚,大功率电磁脉冲设备长期受制于人。在自主可控和国产化的浪潮推动下,国内一些高校和科研机构着力于突破“卡脖子”技术。华瞬智能正是北京理工大学深圳汽车研究院与湖南大学共同孵化培育的产业化公司,其研制的电磁脉冲装备已经在磁脉冲压焊、铆接、成形等领域取得了突破,打破国外技术垄断。
崔俊佳的另一个身份是湖南大学机械与运载工程学院教授、博士生导师,他介绍:“我在哈尔滨工业大学本科、硕士、博士期间都在研究电磁脉冲技术,毕业以后到湖南大学工作,带领着一百余人一直坚持做这方面的研究。整体算起来,我们花了将近20年的时间,从理论、工艺到装备进行了系统的研究和开发,相应技术在50多个应用场景验证成功。”
随着国内电磁脉冲技术取得突破性的进展,这项技术也加速进入工业领域,成为典型的新质生产力代表。崔俊佳表示,新质生产力正在引领新发展格局,孕育出很多的新领域、新产品、新机会,也更加强调高质量发展、高可靠性和高性能。“新质生产力实际上是在面临新问题、新挑战的时候,我们如何用创新的方式方法去解决它。”
崔俊佳介绍,电磁脉冲技术解决了两大工业难题,一是异质材料的焊接问题;二是轻质合金的成形开裂问题。“我们希望通过解决这两个工业界的共性难题,去引领整个智能制造的未来。”
崔俊佳表示,华瞬智能已经基本上完成了“从零到一”的过程,而从一到十再到一百的产业化进程,还需要不断地培育市场、教育客户,“我们会重点联合大概七八家龙头企业一起来做标准,形成行业示范效应,这是我们在做产业化转化过程中首先要完成的事”。
千亿级蓝海市场
从新能源汽车行业破局
过去十年间,随着我国汽车、新能源以及航空、航天等行业的快速发展,以铝合金为首的轻质金属的应用逐渐增多,铝合金的室温成形极限低,焊接性能差,使得这一优质的材料在各行业应用受到一定的阻碍。
电磁脉冲制造技术利用瞬间脉冲电流产生的磁场力对物体进行加速,实现材料高速成形与连接,特别适用于铝合金材料的成形和焊接。在铝/铜、铝/钢等异种金属焊接中,工艺过程中不会产生热影响区,焊接接头在静态、冲击以及循环载荷条件下展现出卓越的机械强度和高导电性能。这些优点使得电磁脉冲技术受到了行业广泛的关注。
比亚迪很早便从国外引入了电磁脉冲技术的进口设备,在全系列刀片电池上面使用这项“黑科技”。电磁脉冲技术的高可靠性与比亚迪动力电池的高安全理念高度融合。此外,在动力电池和储能电池铝铜汇流排、高压线束端子压接、铝合金封盖等方面应用电磁脉冲技术,可显著提高电动车的安全性,使其在服役过程中更加可靠。
同时,新能源汽车基于续航里程的考虑,整个车身要求轻量化,铝合金也开始被大量地使用。而在铝合金成形方面,电磁脉冲技术展现出了显著的优势。
崔俊佳介绍,针对异质材料的焊接,无论是激光还是超声波焊接,所需要管控的参数较多,尤其是焊接前要对表面进行清洁,表面不能有杂质,甚至一点点灰尘都会影响焊接的可靠性和一致性,焊接过程中的飞溅和炸点则是在整个电池行业里面不被允许的。
而电磁脉冲焊接技术属于冷焊,焊完以后的温度也只有四五十度,只是金属发生塑性变形产生的一点热量。“所以它的整个工艺流程管控更容易,甚至不需要前道、后道工序,具备高性价比。”
崔俊佳介绍,目前电磁脉冲焊接装备还没有大批量生产前提下,全流程评估后装备价格已经能够跟超声波焊接装备持平。“现在的存量市场,大家已经买了超声波设备的,可能还需要有一个淘汰周期,但增量市场,国内新能源行业的体量这么大、增长这么快,基本上都将是电磁脉冲技术的市场。”
崔俊佳表示,在新能源汽车行业和电池行业,在用了大量的铝合金后,电磁脉冲技术在慢慢被导入。他预测,电磁脉冲作为一项平台类型技术,在焊接、铆接、成形等方面都有它的用武之地,就整个市场规模的话,预计将是一个千亿级的蓝海市场。
产学研成果转化
电磁脉冲赛道跑出一只准独角兽
成立于2020年的华瞬智能,其总部在深圳坪山,有着深厚的产学研背景,是一家由北京理工大学深圳汽车研究院(电动车辆国家工程实验室深圳研究院)与湖南大学共同孵化培育的产业化公司。2024年4月,华瞬智能还成立了华瞬长沙研发中心,形成了市场挖掘和可行性验证(研发中心)+工程化落地(母公司)的模式。
在电磁脉冲技术领域,国内还有多所高校和研究机构布局,而华瞬智能率先走出了产业化落地的第一步。到今年9月,华瞬智能完成数千万天使轮融资。崔俊佳还透露,公司的天使+轮融资也已经启动,几家具备深厚产业背景的投资机构也表达了投资意愿。
崔俊佳告诉记者:“最初,我们是不想走资本化路线的,因为有两所大学给我们支持,发展也比较顺利。但我到深圳之后,很多朋友建议,公司要想快速发展起来,资本路线是必须的。所以从2023年5月开始,我们开始选择投资机构。最近完成的数千万天使轮融资,将主要用于团队建设和市场拓展。”
“我们高校老师创业,强在技术研发,但在生产管理、市场开拓等方面存在短板,所以这笔融资将主要是用于补短板。”崔俊佳说。
而创业这几年,崔俊佳对产学研科研成果转化也颇有心得。他说:“当我们在实验室把原型机做出来以后,拿到工业量产的环境上去跑的时候,这个过程对我的冲击还是挺大的。对于高校老师创业而言,对技术是极其自信的,但是到了工业生产的时候,市场考量的不仅仅是技术的先进性,更看重技术的一致性、稳定性,讲求产品的性价比。”
“你东西再好,贵了就不行。所以有3年左右的时间,我们一直在做工程化落地的工作,如何做好产品体验,从客户角度思考问题,降低成本,提升性价比。”崔俊佳说,在这方面公司确实面临着很大的考验,由于当时购买的都是进口元器件,导致设备的价格很贵,市场化客户没法接受。只得慢慢换成国产化的元器件,这中间又出现了很多问题,需要反复迭代更新。
功夫不负有心人,华瞬智能的国产工业机最终攻克了三大技术难题,部分核心指标超国外对标设备,已经实现工业量产装备的批量生产与交付,供货周期较国外缩短3个月以上,售价下降60%~70%。
如今,华瞬智能的对接客户已经超过100余家,推动电磁脉冲技术的产业化进程不断加速,在这条新兴的赛道上,正在跑出一只准独角兽。
在崔俊佳看来,制造业正朝着结构更简约、操作更便捷、控制更精确的方向发展,电磁脉冲技术在这三方面都具备显著的优势。未来无论是在新能源汽车行业,还是一些新兴行业,这项技术所带来的将是颠覆性的影响、降维式的打击。
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