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(fù)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(guān)注的焦點，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(lǐng)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(jié)合智能化、數(shù)字化以及工業(yè)機器人等先進技術(shù)，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(shù)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(shù)展現(xiàn)給迫切尋求創(chuàng)新汽車解決方案的業(yè)界同仁，試圖開辟一條激光制造汽車的智能之路。

本次開放日現(xiàn)場設(shè)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(shù)演講區(qū)等在內(nèi)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(shù)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(shè)備TruPunch2000以及全自動折彎系列TruBendCell5000等。

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(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”的各個層面展開。通快（中國）激光技術(shù)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(nèi)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(yīng)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(jié)構(gòu)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(shè)計，其中涉及電池包的輕量化設(shè)計——無法蘭邊設(shè)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?！袄?，新型的綠光焊接技術(shù)優(yōu)勢眾多：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；無需對焊接表面進行特殊預(yù)處理；不需焊接保護氣?！?/p>

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(shù)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(jié)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(nèi)置的20多個傳感器能監(jiān)控激光器內(nèi)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(zhì)量數(shù)據(jù)可用于狀態(tài)監(jiān)控和預(yù)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(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?！?/p>

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，實施焊接。如果將新I-PFO掃描振鏡與機器人結(jié)合起來，便能在短短數(shù)秒內(nèi)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?！跋啾入娮桦姾?，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?！彼a充道。

當(dāng)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(shù)經(jīng)理費益先生以汽車行業(yè)使用的碳纖維復(fù)合物作為案例予以說明?！疤祭w維復(fù)合物在汽車產(chǎn)業(yè)的使用驅(qū)動力在于其輕量化和排量最小化，同時更大的設(shè)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(fù)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?！?/p>

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）高級應(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，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）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(wù)應(yīng)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(shù)狀態(tài)服務(wù)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(wù)網(wǎng)；從智能機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?！敝炝⑼】偨Y(jié)道。

熱成型零件制造中的激光應(yīng)用新進展

上汽大眾沖壓規(guī)劃經(jīng)理高義峰先生的演講圍繞熱成型零件在汽車上的應(yīng)用。熱成形技術(shù)的發(fā)展背景主要基于日益嚴格的環(huán)保要求汽車輕量化、日益嚴格的碰撞安全性法規(guī)要求、汽車制造質(zhì)量對零件精度要求越來越高等。高義峰詳細講解了熱成形技術(shù)在FABIA、昊銳、明銳、新途觀和途昂等車型上的零件加工應(yīng)用實例。

來自通快（中國）的產(chǎn)品經(jīng)理侯寰超則是與大家分享了熱成型零件制造中的激光應(yīng)用新進展?！巴炷軌驗檫@些應(yīng)用提供最適宜的激光加工工具，如三維激光切割系統(tǒng)TrulaserCell、激光焊接系統(tǒng)TruDisk和TruDiode，以及激光打標技術(shù)TruMark等。此外，針對不同厚度及不同特性材料的激光拼焊，在焊接前需要攻克的挑戰(zhàn)是去除鋁硅涂層，這里的解決方案是采用超短脈沖激光?！?/p>

他接著還介紹了遠程激光疊焊的加工優(yōu)點?！斑@種技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)靈活的焊縫幾何形狀、每個焊接點僅需0.5S、最大加工距離可達1,200mm，并可配合機器人飛行焊。目前已經(jīng)被成功于白車身和汽車座椅?！?/p>

另外，北京奔馳的工程師張妍女士也介紹了通快激光在其公司實際加工中的應(yīng)用。據(jù)悉，北京奔馳主要選擇了通快的激光檢測、激光焊接和激光雕刻等解決方案和設(shè)備。其中，所應(yīng)用的焊接工藝包括填絲熔焊、釬焊機器人飛行焊等。“與傳統(tǒng)點焊工藝相比，激光飛行焊時間效益高，焊質(zhì)量高，設(shè)備穩(wěn)定性高，自動化智能化程度高，它已成為一項成熟的技術(shù)，擁有良好的應(yīng)用前景。”張妍總結(jié)表示。

27日，通快以及來自業(yè)界的專家則就激光在動力傳動和底盤系統(tǒng)上的應(yīng)用展開了新一輪的“腦力激蕩”。精彩的演講話題包括“雙質(zhì)量飛輪的激光焊接”、“汽車工業(yè)中的復(fù)合焊接應(yīng)用”、“激光增材制造在樣件試制中的應(yīng)用”、“管材切割技術(shù)”、“激光淬火在動力傳動系統(tǒng)中的應(yīng)用”、汽車行業(yè)感應(yīng)加熱解決方案”等等……。

“在汽車制造中，對輕量化材料和設(shè)計以及電動汽車而言，激光技術(shù)是柔性靈活且多功能的工具。通快很早就開始了對激光在汽車行業(yè)的研究征程，也是這一領(lǐng)域的的技術(shù)先驅(qū)者。我們熟知的中國制造2025計劃是工業(yè)4.0其中的規(guī)劃之一，而通快是德國工業(yè)4.0的發(fā)起者之一。例如，本次開放日現(xiàn)場演示的狀態(tài)監(jiān)控服務(wù)不僅僅是一個平臺或軟件，我們還一并提供智能解決方案——配備智能激光器?！盩homasHarrer先生在當(dāng)天的活動現(xiàn)場上表示。

他指出，中國汽車行業(yè)如今正處于快速發(fā)展階段，2016年中國汽車銷量超過2,800萬，同比增長13.7%。不僅數(shù)量大幅增長，市場也面臨著急速轉(zhuǎn)型。社會和市場都在尋找一種環(huán)保方案。汽車行業(yè)正發(fā)生巨大的改變，電動汽車和輕量化設(shè)計正是在這種行業(yè)發(fā)展趨勢下應(yīng)運而生。電動汽車2016年的增長率為63%，是傳統(tǒng)汽車漲幅的五倍，因此尤其需要輕量化來加強其續(xù)航能力。只要不斷創(chuàng)新才能滿足市場持續(xù)變化的需求。

更多資訊請關(guān)注汽車制造頻道