精密加工製造:追求精確(què)的過程(chéng),用激光搞納米技術
10-10-2023
    精密加工製造:追求精確的過程,用激光搞納米技術
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    作者(zhě)精密加工編輯
    鍾老(lǎo)師給我寄來一本《追求精確》,講的是精密製造的曆史。讀完(wán)後,我對鍾老師說:如果某些工學領域的教授(甚至院士)讀過這樣的書,或許就不會被人笑話不懂工程了。每個(gè)工(gōng)程學的學(xué)生都該讀讀這樣的(de)書(shū)。我也準備讓我兒子(zǐ)讀讀。
    我曾經在多個場合(hé)闡述一個觀點:高技術的本質是高質量。其實,高質量的基礎(chǔ)往往是精密製造。人類科技的發展(zhǎn),很大程度上(shàng)得益於製(zhì)造精密度的提升。書中有很多故(gù)事,非常有(yǒu)趣。
    眾所周知,航海促進了人類文明的發展和科技的傳(chuán)播,而航海其實帶動了精密製造:航海要確定船舶的位置,計算位置需要精確的時(shí)間。這樣(yàng),精密製造就被用來製(zhì)造鍾表(biǎo)。航(háng)海發達了(le)以後,各國需要在海洋爭霸,海軍就變得重要起來。軍艦上需要大量的(de)火炮。由(yóu)於炮管質量不高,開始時經常發生爆炸、危(wēi)害士(shì)兵的(de)生命安全。於是,人們發明了一(yī)種(zhǒng)精密製造技術製造炮管。於是,英國的軍事實力大大上升(shēng)。有(yǒu)趣的是:發明炮管精密製(zhì)造技術的人,為瓦特(tè)提(tí)供了高質量的氣缸,從而使得蒸汽機(jī)走(zǒu)向實(shí)用。這(zhè)就是所謂的工業1.0。
    19世紀士兵打仗時,槍械一旦壞了,就需要花很長時間維修,嚴重(chóng)影響戰鬥力。原因是每件武器都是手工做出來的、零件的大小不同。維修的時候需要單獨製造零件,不能把壞的零件直接更換掉。於是,英國人提(tí)出“零件互換”的概念。其本質是生產出標(biāo)準化的零件,可以用在同(tóng)類的槍(qiāng)上。
    而零(líng)件互換的前提,是(shì)標準化的零件。而零件的標準化,需要加工(gōng)零件的精度(dù)足夠高。於是,零件互換的要(yào)求,也促進了精密製造。我們注意到:在零件互換的基礎(chǔ)上,才有了汽車生產過程的流(liú)程化,也就是我們所說的工業2.0。在我看來,這就是現代工業的基礎。
    汽車促進了精密製造(zào),飛機更(gèng)是(shì)促進了(le)精密製造。噴氣式飛機的發明,需要高質(zhì)量的發動機。發(fā)動機的工作環境非(fēi)常惡劣,出一點點問題(tí),就會導致機(jī)毀人亡。於是,飛機發動機就(jiù)成了推進精密製造的新引擎。此後,天文望遠鏡、航天技術的發展,又進一步(bù)推進了精密製造技術的發展。最近幾十年,摩爾定律主導著芯片技術的發展,讓精密製造走(zǒu)向了新的高度。而集成電路技術的發展(zhǎn),把人類(lèi)帶入工業3.0和4.0時代。
    在(zài)精密製造的過程中,開始時主要依賴(lài)工藝、設備和手藝。到了飛機製(zhì)造時代(dài),就需要複雜(zá)的計算了。於(yú)是(shì),科學知識開始發揮作用。到了(le)航天、芯片製造的階段,牛頓力學的局限(xiàn)性就顯現出來了,就需要現代物理學的知識了。而隨著計算越來越複雜,數字化技術的作用,也(yě)變得越來越大(dà)。利用計算(suàn)機,科學知識和技術的融合方式(shì)發生了(le)改變。
    回顧技(jì)術(shù)發展的曆史,我發現:精密製(zhì)造(zào)往往(wǎng)是用(yòng)在促成當時最先進技術的發展。過去是這(zhè)樣(yàng),未來可能還是這樣。有了高端的需求,才能促進尖端技術的產生(shēng)。
    讀完這本書,我突然想到:前些年,納米和(hé)激光技術非常熱,國內很多人研究、建立(lì)了很多研究中心。十多(duō)年過去了,對技(jì)術進步的影響似(sì)乎不是(shì)特別大。在我的印象中,激光用(yòng)來做(zuò)激(jī)光筆、激光切割、激光打印,而納米材料(liào)用來做衣服、家電。這是(shì)不是意味著,激(jī)光和納米技術其實並沒有(yǒu)多大作用呢?
    但我(wǒ)突(tū)然意識到:現在的芯片技(jì)術(shù)不就是用激光搞納米產品嗎?如果沒有這兩項技術(shù),哪有摩爾定律的持續?於是,我(wǒ)想到了另(lìng)一件事:我們發明了火藥,用來做(zuò)了爆竹;到了西方,卻用(yòng)來做槍炮。由此可見:把技(jì)術用(yòng)在重要的場景,是何等重要!

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