北京工业大学成果推介（第六期）

1

双通道水浸超声波C扫描系统

成果单位：北京工业大学

项目简介：

项目与北京有色金属研究总院先进电子材料研究所(下简称电子所)合作，研制一套双通道水浸超声波C扫描系统，作为电子所研制的铝基磁屏蔽材料胚料的出厂检测设备，检测胚料中可能含有的球体杂质、密度不均匀组织等缺陷，剔除不合格产品，为工艺改进提供依据。

系统以PXle主控模块为基础，结合自制的双通道超声波激励/接收卡，实现了定位式的往复快速数据采集实现了两个胚料同时检测;此外，在LabVIEW2014环境下，编写了主控软件，实现了实时成像及全波形数据存储。

市场分析：

各类金属材料，非金属材料，电子封装器件的缺陷检测。

知识产权和产业化分析

项目总额53万元整，已应用于铝基磁屏蔽材料胚料的出厂检测等相关服务。

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2

高端化合物半导体外延晶圆产业化

成果单位：北京工业大学

项目简介：

本项目在前期多年和大量的技术和产业化项目积累的基础上，瞄准化合物半导体外延晶圆核心技术，以IQE为榜样，结合我国实际情况，建立具备自主知识产权的外延晶圆生产链，得到高质量、低缺陷密度的第二代、第三代化合物半导体材料，并在此基础之上生长制备VCSEL、pHEMT、InP近红外探测器、InSb中红外探测器等光电/微波器件的外延片和相关芯片，最终为我国5G/6G无线通信、光通信、云计算、大数据雷达提供国产化核心外延晶圆。

市场分析

在化合物半导体芯片产业链中，外延晶圆生长技术是芯片技术的核心与基础。(由于IQE生产的外延晶圆和芯片对中国禁运)本项目瞄准半导体行业先进外延晶圆产品及服务全球领先供应商--1QE，基于前期研究成果和多个产业化项目积累的宝贵经验，打造具备自主知识产权的外延晶圆生产链，生产VCSEL、pHEMT外延晶圆，以及近中远红外红外热成像集成电路芯片，为我国5G/6G无线通信、光通信、云计算、大数据提供国产化核心高端外延晶圆与芯片。

知识产权和产业化分析

本项目实施后，将会改善化合物半导体芯片严重依赖国外的局面，使得我们拥有第三代半导体的关键核心技术。本项目的完成将在北京市率先实现高端化合物半导体芯片的核心外延技术的产业化，无疑将大大促进和引领全国高端化合物半导体芯片和器件的发展，打破本领域西方国家对我们的技术封锁和

禁运，有利于正在进行中的中美贸易战;同时通过产学研合作，将培养我国高端化合物半导体芯片的技术和管理人才，促进国际合作，提升我市在本领域的国际影响力与竞争力。

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图例说明:

VCSEL外延片pHEMT外延片近红外阵列芯片VCSEL芯片

3

柔性接触机器人末端执行器

成果单位：北京工业大学

项目简介：

近年来，课题组研制出阵列楔形刚毛束的粘附垫，该干黏附垫各向异性，具有高黏附、低预压、易脱附的优异特性:其高黏附性可保证物体拾取的可靠性与安全性，低预压解决了容易损伤操作物的不足，易脱附性满足吸附/脱附灵活转换，快速搬运的要求。课题组将微细机械加工与MEMS工艺相结合，突破了粘附脚掌批量制备难题，其具有成本低，效率高，可规模化生产等优势。同时，课题组研制了系列基于楔形刚毛束的机器人末端执行器可用于印刷电路板，柔性电路板的无损可靠搬运。

市场分析

印制电路板产品目前已广泛应用于电子产业的各终端领域，如消费电子、汽车电子、通信终端、医疗器械、工控设备、航天航空等领域。作为电子产品中不可或缺的元件，随着科技水平的不断提升，其需求稳定且将持续增长。印制电路板行业已成为全球性大行业，年产值超过500亿美元。柔性接触机器人末端执行器有望颠覆传统操作搬运模式，解决多孔、高密度、柔性印刷电路板自动化搬运难题，具有广泛的市场应用前景和巨大的商业价值。

知识产权和产业化分析

1、本产品制造过程环保，低能耗，无污染。

2、相较于国内外竞品具有可以大规模批量化制造，工艺成熟，性能稳定的特点。

3、产品附加值高，市场应用前景广阔。

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4

模锻成形智能制造生产线技术

成果单位：北京工业大学

项目简介

突破了难变形材料模锻成形工艺仿真与智能优化技术、面向有限空间的模具库分区智能存储及调度技术、复杂工况下模锻成形智能感知与动态监控技术以及模锻件质量智能预测与反向追溯分析技术，搭建了模锻件智能制造示范线，研发了模锻成形智能制造管控平台系统、工艺知识库、工艺过程数据库以及质量知识库，实现了锻件信息的在线监控与质量问题反向追溯，有效提了锻件的质量，缩短了模锻成形制造周期。主要创新点:(1)高温锻件工艺过程数据的在线采集与智能监控;(2)模锻件质量趋势智能预测与反向追溯;(3)基于粗糙集及神经网络的模锻模具寿命智能预测技术;(4)基于负载均衡的模锻模具库动态分区调度技术。

市场分析

在国家经济生产中，锻压行业是不可缺少的重要部分，为汽车制造、交通运输以及航空航天等领域生产重要的基础零件，锻件的质量直接决定上述领域装配及产品的性能、安全性与可靠性。国内锻压行业要想提高产品质量与一致性，改变“制造大国”而不是“制造强国”的现状，提升智能化制造水平是重点。本项目形成的模锻智能制造示范线成套技术，对于提升国内锻压行业的智能化水平具有重要的示范意义与良好的推广前景。

应用方向

模锻成型，智能制造

知识产权和产业化分析

在公司现有锻压主机设备的基础上，通过传感技术与设备之间的互联互通，实现生产现场数据的自动采集与智能分析，精确掌控生产流程，将为企业产生客观的经济效益，同时为提高国内锻压行业的科学化与智能化水平，建设绿色环保的锻压产业具有重要的推动作用。

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5

机器人关节谐波减速器产业化

成果单位：北京工业大学

项目简介:

项目研制的谐波减速器系列化产品是航空航天、机器人、造船、仪器仪表等行业中不可替代的高精度传动装置，与一般减速机构相比，在相同的工作条件下，谐波减速器在体积、重量、外形尺寸、齿面接触应力、运动平稳性等方面具有明显的优势。目前，项目组提出了满足产业化要求的齿形设计理论、掌握了包括柔轮、刚轮以及波发生器在内的核心零件的加工工艺，形成了一整套谐波减速器专用制造装备，谐波减速器样机在机器人产品中的性能测试指标已经达到国内先进水平，除了标准化的产品外，适用于光学精密转台和惯性导航系统的定制化谐波减速器产品也在样机升级和试用阶段，机器人关节的一体化模组也在设计开发阶段。

市场分析

目前，谐波减速器产品朝着高端定制化、集成模块化以及小型化等方向发展和聚焦;高端定制化是针对特定工况条件下的使用寿命、传动精度和刚度特性的定制化需求，具体是通过改变齿形参数和结构优化来实现，是目前国产谐波减速器最薄弱的环节;集成模块化主要采用的方式是将谐波减速器和输入电机集成为一个模块，并配备专门开发的控制板，实现应用领域的模块化替换，是国产谐波减速器厂家集中开发的方向;小型化是航天和医疗等领域对狭小空间内的传动的需求，也是技术最密集的方向。

应用方向

谐波减速器

知识产权和产业化分析

项目的产业化成本为2000万元主要用于购置高精度加工机床，专用检测设备等固定资产、专用加工刀具以及研发投入和流动资金的使用。项目净利润大于20%，项目从第3年可以实现正收益，预计投资回报回收期为5年左右。目前国内生产的谐波减速器产品在精度一致性和使用寿命等性能指标跟日本同类产品依然有很大差距，项目产业化会提高国产谐波减速器在高端市场的占有率。

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图例说明：

1、加工工艺

2、样机试制

3、产品应用

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