科技日报记者 江耘 通讯员 吴赞儿 陈佳妍
如果将高端装备比喻成大象，那么将每一个细节做到极致，可以说是“让大象在针尖上跳舞”。这个看似夸张的比喻，恰如其分地描绘了高端装备制造领域的重要挑战。
当重达数十吨的工业机器人需要执行微米级精度的装配任务，当激光束要从数百米开外疾驰而来聚焦于纳米级精度的“能量弹珠”，当要用修复设备对十米直径的水轮机转轮进行微米级表面组织调控，中国装备制造业正面临着如何让庞然大物以极高的精度、灵活性和协调性完成精细操作的难题。
在浙江省高精高效复合加工技术与装备重点实验室里，三位青年科学家正用他们的智慧和汗水，攻克高端装备制造领域的难题。
在数字液压阀的测试台架上，阀芯正以超600Hz的频率高速运动。实验室90后成员钟麒说：“高端装备的负载种类多且压力变化大，因此要求其核心控制元件——液压阀响应速度快、控制精度高、灵活性好、可靠性强。”
钟麒团队通过多电压复合驱动技术，将数字液压阀的响应时间压缩至0.5毫秒以内、能耗降低40%。这一技术就像给大象装上精密神经系统一样，让身躯笨重的大象也能完成像针尖起舞那样的高难度动作。
该技术已实现成果转化，在工程机械、新能源汽车等领域得到批量应用，产生数十亿元的经济效益。未来，这一技术还将应用于航空航天和深海装备制造等领域。
“精密加工每一道工序都要追求极致。”实验室80后成员王金虎说，“制造完美的球体，是我科研路上的‘诗和远方’。”
超高精度球体是超精密检测、激光核聚变、精密轴承等尖端领域的核心元件。激光聚变装备如足球场一般庞大，而核心却需聚焦于靶丸——一枚纳米级精度的“能量弹珠”。作为超高精度球体，靶丸必须具备极高的球形度和表面质量，这直接决定了聚变实验的成败。
在无尘车间里，王金虎正用干涉仪扫描靶丸的表面，确保全球面无损伤，像镜面一样光滑。
为了这颗“完美的能量弹珠”，王金虎带领团队采用柔性力控结合多传感器协同闭环控制，实现了0.1牛加载精度；融合转速、压力、振动等多源数据，建立了研抛过程中参数优化方法。相关技术用于金刚石等超硬/脆性材料球体研抛，能够获得数十纳米级圆度误差和纳米级表面粗糙度，并使制造效率提升近3倍，为国家重大科技工程提供了坚实可靠的支撑。
特种装备金属构件如遇损伤如何修复？同样身为80后的实验室成员姚喆赫说：“金属修复不是简单的‘打补丁’，而是要让损伤部位获得新生，达到修旧如新、修旧超新的再制造。”
姚喆赫带领团队研发的超声复合激光熔覆设备，具有宏观形状恢复与微观组织调控兼顾的特点，实现了航空发动机叶片等关键部件的再制造。团队研发的“声—光复合”工艺能使受损构件修复后强度达到新品水平。
姚喆赫和团队成员还研制了移动式现场修复装备。这套装备仿佛一辆功能齐全的救护车，可以根据“损伤”位置就地开展“修复手术”。过去，修复大型水电机组受损部件，施工周期长达40天。现在，有了移动式现场修复装备，仅需8天就可完成受损部件修复，甚至还能将其表面抗空蚀性能提升2倍以上。
这些突破的背后是实验室青年团队持续不断的努力。近三年，实验室青年团队主导了32项省部级以上项目、80余项产学研合作。
从装备驱动的“神经末梢”到减材制造的“纳米级雕琢”，再到增材制造的“细胞再生”，实验室青年科研工作者用创新重新定义了高端制造的精度标准。
他们的故事证明：当青年才智拥抱国家需求，中国装备的“大脑”必将更聪明，“心脏”必将更有力，“骨骼”必将更强健。
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