所謂汽車的輕量化，就是在確保汽車強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，汽車制造是一個龐大且復雜的系統(tǒng)工程，近幾年來汽車輕量化課題已愈發(fā)成為行業(yè)關注的焦點，基本上，如何選擇最佳的制造工藝和技術成為核心考量。
然而，在這些或那些的紛繁技術中，激光——因其無可比擬的非接觸式加工特性以及靈活、精度高等優(yōu)勢，為汽車白車身、汽車電子、汽車材料等加工領域注入了源源不斷的動力；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，激光加工結合智能化、數(shù)字化以及工業(yè)機器人等先進技術，更是為汽車制造業(yè)的持續(xù)發(fā)展帶來革命性的突破。
4月26-27日，通快（TRUMPF）在其位于太倉的中國工廠隆重舉行了為期兩天的“通快汽車技術開放日”活動，圍繞“汽車輕量化制造”以及“汽車強勁動力之源”的熱點話題將更新、更成熟的汽車加工技術展現(xiàn)給迫切尋求創(chuàng)新汽車解決方案的業(yè)界同仁，試圖開辟一條激光制造汽車的智能之路。
本次開放日現(xiàn)場設立了包括激光器展示區(qū)、激光打標/3D打印展示區(qū)、柔性連接實驗室、汽車模型展示區(qū)、合作伙伴展示區(qū)、技術演講區(qū)等在內的18個展示及功能區(qū)。同時，通快旗下大批奪人眼球的亮點產(chǎn)品和技術也在現(xiàn)場進行了演示。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；激光打標系統(tǒng)TruMark3330；超高柔性鈑金加工設備TruPunch2000以及全自動折彎系列TruBendCell5000等。
一組照片重溫活動現(xiàn)場盛況
通快的一眾戰(zhàn)略伙伴也傾巢出動，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，其中包括庫卡工業(yè)、阿比泰克、寶鋼型鋼、發(fā)那科、新松機器人、瑞松智能、舒勒、普雷茨特、松興電氣、君屹、楚天、安飛陸等在內的12家上下游合作企業(yè)，共同將激光技術在汽車產(chǎn)業(yè)鏈上的應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”的各個層面展開。通快（中國）激光技術部總經(jīng)理ThomasHarrer先生率先登場為大家?guī)砹艘幌盗兄荚趯崿F(xiàn)汽車革新制造的激光解決方案。他通過精彩的實例講解讓我們了解到包括激光切割、激光焊接、激光打標等在內的激光工藝是如何對門類廣泛的車用材料實現(xiàn)最靈活的定制加工。例如，應用于奔馳S級與E級車門的鋁材激光遠程焊接；寶馬7SERIES車門采用的鋁填絲激光焊接；汽車插接結構的激光遠程焊接等等。
他同時還分享了德國電動郵政車輛的底盤設計，其中涉及電池包的輕量化設計——無法蘭邊設計的優(yōu)勢是更輕的重量，更少的生產(chǎn)工序以及更靈活的生產(chǎn)過程。而針對電動汽車的電池及電機的制造，激光依然是一種成熟的工具。“例如，新型的綠光焊接技術優(yōu)勢眾多：焊接結果不受表面特性影響；更好的光束質量；銅等高反金屬材料的加工效果更穩(wěn)定；飛濺更少；無需對焊接表面進行特殊預處理；不需焊接保護氣。”
那么，在工業(yè)4.0時代，通快為汽車行業(yè)帶來了哪些智能激光解決方案呢？來自通快（中國）激光技術部行業(yè)與產(chǎn)品總監(jiān)紀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現(xiàn)從激光器到加工結果的智能監(jiān)控。作為為工業(yè)4.0時代而開發(fā)的新一代智能激光器，TruDisk碟片激光內置的20多個傳感器能監(jiān)控激光器內的重要參數(shù)，在精準時間協(xié)議下實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，高質量數(shù)據(jù)可用于狀態(tài)監(jiān)控和預防性維護。在汽車零部件加工方面，無論是激光切割、激光焊接、激光復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，紀江華還介紹了通快開發(fā)的一款智能振鏡I-PFO。這款智能飛行焊接系統(tǒng)的亮點是將激光器、PFO和機器人三者合而為一。IPFO基于機器人和工件的位置，實時計算出需要焊接的位置，并通知激光器發(fā)射激光，KUKA機器人示教器維修，實施焊接。如果將新I-PFO掃描振鏡與機器人結合起來，便能在短短數(shù)秒內完成對更大工件的飛行焊接，可謂真正的“智慧升級”。德國奔馳便采用了這一系列的激光頭實現(xiàn)了所有材料和方式的焊接。
I-PFO智能振鏡：“智慧升級”實現(xiàn)銅和鋁的遠程飛行焊接
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，從而實現(xiàn)減重；而角接焊縫可進一步減小法蘭邊寬度。但是，角接焊縫對激光束與工件的相對定位精度要求非常高，而工件的精度顯然無法達到要求。在此情況下，便需要使用焊縫追蹤傳感器。”他補充道。
當談及新型輕量化材料的激光加工時，通快（中國）的三維切割技術經(jīng)理費益先生以汽車行業(yè)使用的碳纖維復合物作為案例予以說明。“碳纖維復合物在汽車產(chǎn)業(yè)的使用驅動力在于其輕量化和排量最小化，同時更大的設計自由度提高了產(chǎn)品多樣性，并減少后處理和接合連接。因此，碳纖維復合物創(chuàng)造價值必須以滿足汽車批量生產(chǎn)的需求為前提。”
據(jù)他介紹，激光在碳纖維復合物上的應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合連接等等。
通快（中國）高級應用工程師陳新亞則以“三光斑光束的激光釬焊技術”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，激光釬焊在汽車行業(yè)得到了廣泛的應用，如車尾行李箱蓋、落水槽以及車頂?shù)仍氐募庸ぁ?/p>
新信息技術攻克工業(yè)4.0的生產(chǎn)挑戰(zhàn)
據(jù)通快（中國）激光培訓中心經(jīng)理朱立汀先生表示，工業(yè)4.0是生產(chǎn)技術中的普遍挑戰(zhàn)，從物聯(lián)網(wǎng)（IoT)延伸到服務網(wǎng)（IoS)。而通快的目標便是通過數(shù)字化來完成橫向及縱向的優(yōu)化，最終實現(xiàn)100%有效性——即消除無計劃停機；以及100%利用率——即杜絕生產(chǎn)流程中的時間及物料的浪費。在此背景下，TruConnect通快狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)控服務應運而生。
TruControl的突出優(yōu)勢包括實時的激光功率和能量監(jiān)測、強大的用戶診斷功能以及郵件發(fā)送和數(shù)據(jù)統(tǒng)計。而汽車也成為該技術狀態(tài)服務的第一個試點行業(yè)。
“工業(yè)4.0是未來工業(yè)生產(chǎn)中成功的決定要素，激光是萬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)：目標為100%可行+100%可利用。其次，數(shù)字化是在各個層面上的：從物聯(lián)網(wǎng)到服務網(wǎng)；從智能機器到智能工廠管理繼而延伸到業(yè)務聯(lián)網(wǎng)及模塊。另外，工業(yè)4.0是生產(chǎn)過程中及生產(chǎn)之間的數(shù)字連接。因此連接性、智能功能和智能產(chǎn)品是關鍵。大數(shù)據(jù)及云計算將提供新的服務，催生新業(yè)務模塊。近幾年，TRUMPF一直關注工業(yè)生產(chǎn)中的數(shù)字化，在工業(yè)4.0發(fā)展浪潮中處于領先地位。”朱立汀總結道。
熱成型零件制造中的激光應用新進展