精密加工製造:追求精確的過程,用(yòng)激光搞納米技術(shù)
10-10-2023
    精密加(jiā)工製造:追求精確的過程,用激光搞納米技術
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    作者精密加(jiā)工編輯
    鍾老師給我寄來一本《追求精確》,講的是精密製造的曆史。讀完後,我對鍾老師說:如果某些工學領(lǐng)域的教授(甚至院士)讀過這樣的書(shū),或許就不會被人笑話不懂工(gōng)程了。每個工程學的(de)學生都該讀(dú)讀這樣的書。我也準備讓我兒子讀讀(dú)。
    我(wǒ)曾(céng)經在多個場合闡述一個觀點:高(gāo)技術的本質是高質量。其實,高質(zhì)量的(de)基礎往往是精密製造。人類科技的發(fā)展,很大(dà)程度上得益於(yú)製造精密(mì)度的(de)提升。書中有很多故事,非常有趣。
    眾(zhòng)所周知,航海促進了人類文明的發展和科技(jì)的傳播,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間。這(zhè)樣,精密製造就被用來製造鍾表。航海發達了以後,各國需要在海洋爭霸,海軍就變得重要起(qǐ)來。軍艦上需要大量的火炮。由(yóu)於炮管質(zhì)量不高,開始時經常(cháng)發生爆炸、危害士(shì)兵的生命安全。於是,人們發明了(le)一(yī)種精密製造(zào)技術製造炮管。於是,英(yīng)國的軍事實力大大上升。有趣的是:發明炮管精密製(zhì)造技術的人(rén),為瓦特提供了高質(zhì)量的氣缸,從而使得蒸汽(qì)機走向實用。這就是所謂的工業1.0。
    19世紀士(shì)兵打仗時,槍械一旦壞了,就需要(yào)花很長時間維修,嚴重影響戰鬥力。原(yuán)因是每件武器都是(shì)手工做(zuò)出來的、零件的大小不同。維修的時候需要(yào)單獨(dú)製造零件,不能把壞的零件直接更換掉。於是(shì),英國人(rén)提出“零件互(hù)換”的概念。其本質是生產出標準化的零件(jiàn),可以用在同類的(de)槍上。
    而零件(jiàn)互(hù)換的前提,是標準化的零件。而(ér)零件的標準化,需要(yào)加工零件的精度足夠高。於是,零(líng)件互換的要求,也促進了精密製造。我們注意到:在零件互換(huàn)的基礎上,才有了汽車生產過程的流程化(huà),也就是我們所說的工(gōng)業2.0。在我(wǒ)看來,這就是現代工業的基礎。
    汽車促進了精密製(zhì)造,飛機更是促進(jìn)了精密製造。噴氣式飛機的發明,需要高質量的發(fā)動機。發動(dòng)機的工作(zuò)環境非(fēi)常惡劣,出一點點問題,就會導致機毀(huǐ)人亡。於是,飛機發動機(jī)就成了推進精(jīng)密製造的(de)新引擎。此後,天文望遠鏡、航天技術的發展,又進一步推進了精密製造技(jì)術的發展。最近幾十年,摩(mó)爾(ěr)定律主導著(zhe)芯片技(jì)術的發展,讓精密(mì)製造(zào)走向(xiàng)了新的高度。而集成電路技術的發展,把人類帶入工業3.0和(hé)4.0時代。
    在精密製造的過程中,開始時主要依賴工藝、設備和手藝。到了飛機製造時代,就需要複雜的計算(suàn)了。於是,科學知(zhī)識(shí)開始發揮作用。到(dào)了航天、芯片製造的階段(duàn),牛頓力學的局限性就顯現出來了(le),就需要(yào)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,也變得越來越大。利用(yòng)計算機,科學知識(shí)和技術的融合方(fāng)式發生了改變。
    回顧技術發展(zhǎn)的曆史,我發(fā)現:精密製造往往是用在促成當時最先(xiān)進技術的發展。過去是這(zhè)樣(yàng),未(wèi)來可能還是這樣。有了(le)高端(duān)的需求,才能促(cù)進尖端技術的產生。
    讀完這本書,我突然想到:前些年,納米和激(jī)光技術非常熱,國內很多人研究、建立了很多研究中心。十多年過去了,對技術進(jìn)步的影(yǐng)響似乎不是(shì)特別大。在我的印象中,激(jī)光用來做激光(guāng)筆、激光切割、激光打印,而納米材料用(yòng)來做衣服、家電。這是不(bú)是意味著,激光(guāng)和(hé)納米(mǐ)技(jì)術其實並沒有多大作用呢?
    但我突然意識到:現在的芯片技術不就是用激(jī)光搞納米產品嗎?如果沒有這兩項技術,哪有摩爾定律的持續?於(yú)是(shì),我想到了另一件事:我們發明了火藥,用來做了爆竹(zhú);到了西方,卻用來做(zuò)槍炮。由此可見:把技術(shù)用在(zài)重要的場景,是何等重要!

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