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张仕进:承受压力重荷 喷射银花朵朵

作者:武文

2018/10/24 10:04:51

  张仕进,上海狮迈科技有限公司董事长,美国密苏里大学机械工程博士,中国第一套五轴联动智能水刀主要发明人。荣获2015年上海市技术发明奖、2016年中国第六届侨界贡献奖(创新成果奖)、2017年上海市优秀发明选拔赛优秀发明奖,2017年中国军民两用技术创新应用大赛机器人产业化组获得者。

  回国近10年,但说起话来张仕进仍透着一股“书生气”。从研发工程师到创业者,他并不高大的身体里一直展示着惊人的毅力和执着。2008年底回国后,他与留美海归曾继跃博士共同研发了中国第一套具备自主知识产权五轴联动智能水刀,改变了多年来“软刀子”只能用于简单下料的局面,打破了欧美企业对高端水刀的垄断。

  从高校到创业,“我不能再等了”


  时间转溯到2016年10月,备受瞩目的《科技大碰撞》节目全新登陆了上海电视台第一财经频道。首期节目就迎来了两位重量级的挑战选手,他们携自主研发的五轴联动智能水刀连闯四关,成功俘获了三位评委的“芳心”,顺利突围。

  在节目中,五轴联动智能水刀切割质地脆弱的泡沫水泥,成品形状复杂,边缘平滑,完胜传统铣床;它不止能轻松切割黄铜和铝合金,还能切割硬度达洛氏92HRC、仅次于金刚石的氧化铝陶瓷,甚至能切割出精密的钟表零件。零件安装后,座钟正常运转分秒不差。无论是番茄还是海绵,甚至是豆腐,五轴联动智能水刀切割软性材料都轻松完成,让观众大呼神奇。

  这台“神奇”的水刀主要研制者之一正是张仕进。他2002年前往美国就读博士,主攻机械设计方向,毕业后进入一家美国公司,在那里参与智能水刀研发。“水刀的原理其实非常容易理解,比如小孩子玩的水枪。只不过水刀把压力提高了很多倍,通过喷射出的射流产生一股强大的力量。”

  谁曾想,正是这个在张仕进看来原理“简单”的水刀,让他承受一个个压力和挑战,也让自己的人生因此喷射出银花朵朵。

  已经拿到绿卡的张仕进,以为自己会在美国一直生活下去。2007年的一次回国考察让他改变了想法。那次回国,张仕进感受到了祖国迅猛的发展,也看到了中国加工工艺中切割工艺水平的落后。“当时国内很多企业的加工生产线还未实现自动化,靠工人凭经验进行操作,而不是靠数控切割高精度零件,难度很大。”那一刻,张仕进便有了将技术带回国的念头,而且这个念头越来越强烈。

  有好多企业找到张仕进,希望他回国加入现有的研究团队。张仕进心里明白,要将这项技术带回国需要满足几个条件:第一,必须要有一个巨额资金的投入;第二,必须有一个非常专业的团队。由于这两个条件一直没有具备,所以他先加盟了重庆大学,在高校待了下来。“我在高校做一些理论方面的研究,对这个产业应该是有帮助的。”

  2009年7月,航空设备工程师张杰带着一块新研制出的泡沫金属材料,慕名来到重庆大学教授张仕进的实验室里。这种材料的各方面性能指标都非常优秀,但是,当他们想把这种材料制成零件时,却发现非常难以加工成型。他们东奔西走,四处寻找解决方案,都没能够成功。最终找到了张仕进。

  抱着试一试的想法,张仕进启动了设备,不一会工夫,这块一般设备很难驾驭的航空材料就被切割成了精准的多边形,而且表面紧紧贴合,没有任何损伤,这不禁让大家喜出望外。这一次的经历,更让张仕进深刻体会到:“我不能再等了!实在没有其他企业来合作,我就自己创业。我必须抓住这样的机会,研发出我们自己的智能水刀。”

  从0到1,理想很美好但现实很脆弱


  心意已决,但是没有资金,缺少技术团队的窘境着实困扰着他。就在这时,一个好消息传来,曾与张仕进在国外共事的朋友曾继跃博士也回国了。曾继跃于1992年在美国攻读博士期间,在业内首次提出了一套完整的数学模型,成为为数不多的掌握了水切割最核心技术的专家。由于他的杰出贡献,业内授予他美国水射流技术协会最高技术奖。得知曾博士回国,张仕进立刻找到了他,两人一拍即合。

  智能水刀科技含量高,为了避免专利侵权,他们不仅需要从零开始技术攻关,而且资金问题也亟待解决。经过两年的等待,2011年他们遇到了正在寻找投资项目的温州商人黄辉。

  一见面,投资人问他们:“这个项目需要多长时间盈利?”他们硬着头皮,夸下“海口”:“可以用两年半的时间生产出与世界最先进的智能水刀同一个层次的设备,用三年时间实现盈利。”

  有了资金保障,张仕进团队开始了智能水刀的研制工作。2012年,张仕进与曾继跃带着6项美国发明专利和多项中国发明专利来到嘉定工业区,开办起专注于研发、生产智能水刀的上海狮迈科技有限公司。

  当时他们在娄塘镇上租了一个三居室,自己住了一个小间,另外两个卧室作为他们和软件工程师的办公室,机械工程师就用客厅作为办公室,条件非常艰苦。有一些工程师来面试了以后,头也不回,就走了。

  经过近两年的前期研究,第一台五轴联动智能水刀终于面世。五轴联动智能水刀由X、Y、Z三轴加上万向摆动头的两个摆动轴和一套智能控制软件构成,利用超高压技术把水加压到400兆帕左右,然后再利用喷嘴喷射形成速度超过两倍音速的射流,用来进行切割操作。突破了传统的切割技术精度不高的缺陷,而且切割过程不发热,无冒烟,也不产生烟雾和粉尘,几乎可以切割任何材料,误差最多只有发丝般粗细,彻底改变了传统的工业切割方式。

  五轴联动智能水刀研制成功,张仕进按捺不住激动的心情,第一时间将投资人请到厂房,想让他一睹为快。投资人看了之后,又给他们出了一道难度不小的“考题”。他带来一张航空零部件的图纸,要求切割出一个厚度只有1毫米,重量在45-50克之间,承重要求在100公斤以上的蜂窝状精密零部件。

  虽然难度非常大,但是张仕进信心满满。在投资人的见证下,五轴联动智能水刀神奇地完成了切割,外形、重量都达到了要求,唯独在承重测试环节,当加到75公斤时,零件变形了!这一突如其来的“打击”让张仕进和曾继跃顿时陷入了“尴尬”的境地。

  投资人只给他们一个月时间来解决这个问题。这么短的时间,能否完成设备的改造,他们自己心里也没底。这一个月的时间,两人每天都要忙到深夜,一天当成两天用。功夫不负有心人,他们终于找到了问题所在,并很快完成了修正。这一次,他们请体重90公斤的投资人直接站在了零件上,零件丝毫没有变形。国内第一台五轴联动智能水刀终于研制成功。

  从激流到利刃,瞄准世界最高水平


  五轴联动智能水刀一面世,便受到各大媒体的关注,连续三次获得CCTV10《我爱发明》《发明梦工场》《进击的达人之张仕进》的报道。2013年12月,节目首次播出后,订单纷至沓来,公司内一片繁忙,每天电话不断,国内外咨询客户应接不暇,进行材料试切的预约名单排到了第二年的2月底,库房里10余台设备也销售一空。

  应接不睱的订单并没有让张仕进满足,他想让更多的人了解水刀的神奇之处,让全世界认识到上海狮迈研制的高压数控智能水刀切割设备代表着世界最高水平。他将目标瞄准了具有示范效应的大客户。

  通过朋友了解到,一家航空业巨头有加工航空发动机涡轮盘的需求。涡轮发动机有“工业明珠”之称,从加工工艺到使用材质都处于工业生产中要求最高的塔尖,如果能进入这条产业链,无疑将大大提升企业的层次和美誉度。这对于张仕进的团队来说,既是机遇,更是不小的挑战。

  最初,这个航空业巨头根本不可能把如此重要的业务交给狮迈这家并不知名的小企业。但巧合的是,负责这个业务的张总曾在美国拜访过张仕进和曾继跃两位博士,那时就对这项技术留下了深刻的印象,决定给他们一个机会。

  然而,航空发动机涡轮盘的构建何其复杂,要加工这样的精密零部件,水刀的最大摆角要求达到60度,而张仕进团体研制的智能水刀摆动头最大值只能达到45度,摆在他们眼前的选择只有两个:要么放弃,要么重新研发一台新的性能更高的设备。“我觉得是机会就应该抓住,我们一直想进入航空业,既然机会来了,我们就应该全力以赴。”张仕进做了大胆的决定。

  他们扔下手头其他工作,投入到新的研发中去。最终,在约定的期限内,新研制的智能水刀有了进展。验收的那一天,张仕进的表情有些凝重,毕竟他们只拿尼龙材料切出了一个漂亮的叶轮形状,但是从来没有实验过复合材料。切割过程的一个多小时,张仕进感觉过的特别漫长,样品切割完成,张仕进悬着的一颗心终于放了下来。客户对于切割效果非常满意,这短短的一个多小时,完成了之前需要几周才能完成的工作量,而且切割出来的成品只需要经过简单打磨便可交付使用,大大缩短了工期。客户当场就决定签订合同。这次的成功合作,让狮迈在业内一时名声鹊起。

  从撤资到新生,创业细胞里的勇敢基因


  就在企业日趋向好的时候,一个意想不到的消息如同一声惊雷,让张仕进团体猝不及防——投资人突然决定撤资。

  尽管投资人对企业产品有信心,也认可市场的潜力,但高额的研发成本,让投资利润远低于预期。随之而来的售后问题也困扰着两位海归博士。期间,有家山东企业反映设备主板问题,派工程师先后跑了30多次仍得不到解决,最终张仕进和曾继跃不得不亲自上门检测,才发现并不是设备的问题,而是这家公司的电气系统问题所致。就在大批水刀订单交付后,又突然收到大量投诉,反映这批水刀在使用过程中频繁发生线缆表皮断裂的问题。经过仔细排查,发现是采购部门疏于检查,采购了一批不合格的线缆。张仕进痛定思痛,决定让企业停产整顿。

  这些管理上的短板,成为投资人决定的撤资的导火索。一时间,张仕进苦心经营的狮迈水刀几乎陷入了绝境,只有在短期内找到新的投资人,企业才可能起死回生。

  就在他们一筹莫展之际,五轴联动智能水刀被邀请参加了CCTV第二届发明梦工厂的节目。节目播出后引起不少投资人的注意,孙琪就是其中一位。孙琪在一次展会上曾亲眼目睹了五轴联动智能水刀的“神奇”之处,于是主动联系了张仕进。

  作为专业的投资人,孙琪不仅帮助张仕进理顺了企业发展的症结所在,而且指明了新的经营思路——找到一个主营方向,生产出同型号大批量的机器。张仕进很快发现,每年手机销量上亿,但手机屏幕的切割仍采用金刚石刀具切割,需要经过打磨等好几道工序,不仅费时,而且费料;如果用智能水刀来切割,则可以一次实现多层切割,效率可以成百倍地提高。这无疑是一个巨大的市场,为此,他兴奋不已。

  手机屏幕的玻璃比较脆,切割、打孔的过程中很容易破碎。经过几个月反复地试验,张仕进带领团体终于攻克了这个技术难关。凭借自身的实力,企业也再次获得了投资。经历了种种困难的张仕进,也终于迎来了属于自己的辉煌。他向我们证明了,唯有坚持才能够前行,只有付出才能够收获。

  回顾回国创业的艰辛路,张仕进从没后悔过。他说:“设备制造有很多道工序,我们虽然学到了很多东西,但并不完整,很多环节从没有接触过,我们就一遍遍修改,一次次摸索。”他记得有一次,“我正在喷砂的时候,一个朋友来看我,我满脸的灰,朋友都认不出我了,说你一个留美博士,竟然来做这个。”张仕进说这些的时候一脸淡然,“很艰辛,但很充实,这或许就是为了圆我一个梦吧。”