所謂汽車的輕量化，就是在確保汽車強(qiáng)度和安全性等前提下，盡可能降低整車重量，以提高汽車的動(dòng)力性、減少燃料消耗、增加續(xù)航能力、降低排氣污染。毋庸置疑，汽車制造是一個(gè)龐大且復(fù)雜的系統(tǒng)工程，近幾年來(lái)汽車輕量化課題已愈發(fā)成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，基本上，如何選擇最佳的制造工藝和技術(shù)成為核心考量。
然而，在這些或那些的紛繁技術(shù)中，激光——因其無(wú)可比擬的非接觸式加工特性以及靈活、精度高等優(yōu)勢(shì)，為汽車白車身、汽車電子、汽車材料等加工領(lǐng)域注入了源源不斷的動(dòng)力；它能提供的其它裨益還包括降低成本，增加汽車生產(chǎn)的靈活性以及提升效率等等。同時(shí)，激光加工結(jié)合智能化、數(shù)字化以及工業(yè)機(jī)器人等先進(jìn)技術(shù)，更是為汽車制造業(yè)的持續(xù)發(fā)展帶來(lái)革命性的突破。
4月26-27日，通快（TRUMPF）在其位于太倉(cāng)的中國(guó)工廠隆重舉行了為期兩天的“通快汽車技術(shù)開(kāi)放日”活動(dòng)，圍繞“汽車輕量化制造”以及“汽車強(qiáng)勁動(dòng)力之源”的熱點(diǎn)話題將更新、更成熟的汽車加工技術(shù)展現(xiàn)給迫切尋求創(chuàng)新汽車解決方案的業(yè)界同仁，試圖開(kāi)辟一條激光制造汽車的智能之路。
本次開(kāi)放日現(xiàn)場(chǎng)設(shè)立了包括激光器展示區(qū)、激光打標(biāo)/3D打印展示區(qū)、柔性連接實(shí)驗(yàn)室、汽車模型展示區(qū)、合作伙伴展示區(qū)、技術(shù)演講區(qū)等在內(nèi)的18個(gè)展示及功能區(qū)。同時(shí)，通快旗下大批奪人眼球的亮點(diǎn)產(chǎn)品和技術(shù)也在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了演示。其中包括：I-PFO智能振鏡；TruDisk碟片激光器；二維、三維汽車零部件柔性化激光系統(tǒng)TruLaserCell7040；多功能五軸激光三維系統(tǒng)TruLaserCell3000；3D打印系統(tǒng)TruPrint1000；激光打標(biāo)系統(tǒng)TruMark3330；超高柔性鈑金加工設(shè)備TruPunch2000以及全自動(dòng)折彎系列TruBendCell5000等。
一組照片重溫活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)盛況
通快的一眾戰(zhàn)略伙伴也傾巢出動(dòng)，紛紛攜其最新的專為汽車行業(yè)打造的激光解決方案聯(lián)合參展，其中包括庫(kù)卡工業(yè)、阿比泰克、寶鋼型鋼、發(fā)那科、新松機(jī)器人、瑞松智能、舒勒、普雷茨特、松興電氣、君屹、楚天、安飛陸等在內(nèi)的12家上下游合作企業(yè)，共同將激光技術(shù)在汽車產(chǎn)業(yè)鏈上的應(yīng)用展示得更為淋漓盡致。
下一代汽車智造的激光解決方案
首日的演講圍繞“汽車輕量化制造”的各個(gè)層面展開(kāi)。通快（中國(guó)）激光技術(shù)部總經(jīng)理ThomasHarrer先生率先登場(chǎng)為大家?guī)?lái)了一系列旨在實(shí)現(xiàn)汽車革新制造的激光解決方案。他通過(guò)精彩的實(shí)例講解讓我們了解到包括激光切割、激光焊接、激光打標(biāo)等在內(nèi)的激光工藝是如何對(duì)門類廣泛的車用材料實(shí)現(xiàn)最靈活的定制加工。例如，應(yīng)用于奔馳S級(jí)與E級(jí)車門的鋁材激光遠(yuǎn)程焊接；寶馬7SERIES車門采用的鋁填絲激光焊接；汽車插接結(jié)構(gòu)的激光遠(yuǎn)程焊接等等。
他同時(shí)還分享了德國(guó)電動(dòng)郵政車輛的底盤設(shè)計(jì)，其中涉及電池包的輕量化設(shè)計(jì)——無(wú)法蘭邊設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)是更輕的重量，更少的生產(chǎn)工序以及更靈活的生產(chǎn)過(guò)程。而針對(duì)電動(dòng)汽車的電池及電機(jī)的制造，激光依然是一種成熟的工具。“例如，新型的綠光焊接技術(shù)優(yōu)勢(shì)眾多：焊接結(jié)果不受表面特性影響；更好的光束質(zhì)量；銅等高反金屬材料的加工效果更穩(wěn)定；飛濺更少；無(wú)需對(duì)焊接表面進(jìn)行特殊預(yù)處理；不需焊接保護(hù)氣。”
那么，在工業(yè)4.0時(shí)代，通快為汽車行業(yè)帶來(lái)了哪些智能激光解決方案呢？來(lái)自通快（中國(guó)）激光技術(shù)部行業(yè)與產(chǎn)品總監(jiān)紀(jì)江華先生為我們做了解答。“首先，通快的智能激光解決方案旨在實(shí)現(xiàn)從激光器到加工結(jié)果的智能監(jiān)控。作為為工業(yè)4.0時(shí)代而開(kāi)發(fā)的新一代智能激光器，TruDisk碟片激光內(nèi)置的20多個(gè)傳感器能監(jiān)控激光器內(nèi)的重要參數(shù)，在精準(zhǔn)時(shí)間協(xié)議下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，高質(zhì)量數(shù)據(jù)可用于狀態(tài)監(jiān)控和預(yù)防性維護(hù)。在汽車零部件加工方面，無(wú)論是激光切割、激光焊接、激光復(fù)合焊還是三光斑激光釬焊，TruDisk系列都能游刃有余，提供全方位的解決方案。”
其次，紀(jì)江華還介紹了通快開(kāi)發(fā)的一款智能振鏡I-PFO。這款智能飛行焊接系統(tǒng)的亮點(diǎn)是將激光器、PFO和機(jī)器人三者合而為一。IPFO基于機(jī)器人和工件的位置，實(shí)時(shí)計(jì)算出需要焊接的位置，并通知激光器發(fā)射激光，KUKA機(jī)器人示教器維修，實(shí)施焊接。如果將新I-PFO掃描振鏡與機(jī)器人結(jié)合起來(lái)，便能在短短數(shù)秒內(nèi)完成對(duì)更大工件的飛行焊接，可謂真正的“智慧升級(jí)”。德國(guó)奔馳便采用了這一系列的激光頭實(shí)現(xiàn)了所有材料和方式的焊接。
I-PFO智能振鏡：“智慧升級(jí)”實(shí)現(xiàn)銅和鋁的遠(yuǎn)程飛行焊接
另外，角接焊縫是汽車輕量化的另一種連接形式。“相比電阻電焊，激光焊接所需的法蘭邊寬度小很多，從而實(shí)現(xiàn)減重；而角接焊縫可進(jìn)一步減小法蘭邊寬度。但是，角接焊縫對(duì)激光束與工件的相對(duì)定位精度要求非常高，而工件的精度顯然無(wú)法達(dá)到要求。在此情況下，便需要使用焊縫追蹤傳感器。”他補(bǔ)充道。
當(dāng)談及新型輕量化材料的激光加工時(shí)，通快（中國(guó)）的三維切割技術(shù)經(jīng)理費(fèi)益先生以汽車行業(yè)使用的碳纖維復(fù)合物作為案例予以說(shuō)明。“碳纖維復(fù)合物在汽車產(chǎn)業(yè)的使用驅(qū)動(dòng)力在于其輕量化和排量最小化，同時(shí)更大的設(shè)計(jì)自由度提高了產(chǎn)品多樣性，并減少后處理和接合連接。因此，碳纖維復(fù)合物創(chuàng)造價(jià)值必須以滿足汽車批量生產(chǎn)的需求為前提。”
據(jù)他介紹，激光在碳纖維復(fù)合物上的應(yīng)用包括碳化及石墨化（PAN）；纖維切斷；干半成品選擇性斷裂；淬火部分的修邊、消熔、鉆孔和清洗；成型部分的嫁接、消融和鉆孔以及成品的結(jié)合連接等等。
通快（中國(guó)）高級(jí)應(yīng)用工程師陳新亞則以“三光斑光束的激光釬焊技術(shù)”為題做了分享。據(jù)了解，基于其良好的搭橋能力、緊密連接性、焊縫美觀、加工速度高以及熱輸入低等優(yōu)勢(shì)，激光釬焊在汽車行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，如車尾行李箱蓋、落水槽以及車頂?shù)仍氐募庸ぁ?/p>
新信息技術(shù)攻克工業(yè)4.0的生產(chǎn)挑戰(zhàn)
據(jù)通快（中國(guó)）激光培訓(xùn)中心經(jīng)理朱立汀先生表示，工業(yè)4.0是生產(chǎn)技術(shù)中的普遍挑戰(zhàn)，從物聯(lián)網(wǎng)（IoT)延伸到服務(wù)網(wǎng)（IoS)。而通快的目標(biāo)便是通過(guò)數(shù)字化來(lái)完成橫向及縱向的優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)100%有效性——即消除無(wú)計(jì)劃停機(jī)；以及100%利用率——即杜絕生產(chǎn)流程中的時(shí)間及物料的浪費(fèi)。在此背景下，TruConnect通快狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)控服務(wù)應(yīng)運(yùn)而生。
TruControl的突出優(yōu)勢(shì)包括實(shí)時(shí)的激光功率和能量監(jiān)測(cè)、強(qiáng)大的用戶診斷功能以及郵件發(fā)送和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。而汽車也成為該技術(shù)狀態(tài)服務(wù)的第一個(gè)試點(diǎn)行業(yè)。
“工業(yè)4.0是未來(lái)工業(yè)生產(chǎn)中成功的決定要素，激光是萬(wàn)能的工具并將得益于這一發(fā)展。首先，工業(yè)加工中的數(shù)字化可解決工業(yè)生產(chǎn)中各類的挑戰(zhàn)：目標(biāo)為100%可行+100%可利用。其次，數(shù)字化是在各個(gè)層面上的：從物聯(lián)網(wǎng)到服務(wù)網(wǎng)；從智能機(jī)器到智能工廠管理繼而延伸到業(yè)務(wù)聯(lián)網(wǎng)及模塊。另外，工業(yè)4.0是生產(chǎn)過(guò)程中及生產(chǎn)之間的數(shù)字連接。因此連接性、智能功能和智能產(chǎn)品是關(guān)鍵。大數(shù)據(jù)及云計(jì)算將提供新的服務(wù)，催生新業(yè)務(wù)模塊。近幾年，TRUMPF一直關(guān)注工業(yè)生產(chǎn)中的數(shù)字化，在工業(yè)4.0發(fā)展浪潮中處于領(lǐng)先地位。”朱立汀總結(jié)道。
熱成型零件制造中的激光應(yīng)用新進(jìn)展