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模具行業苦煉內功

“今年面臨疫情，相對汽車行業整體下行的趨勢，對模具企業的沖擊是非常大的。”上海賽科利汽車模具技術應用有限公司工藝技術部總監李玉強在“2020模具先進制造技術高峰論壇”線上會議（2020.04舉辦）中就疫情帶來的影響如是說。“其實從去年下半年開始，整個汽車行業已經處于下行趨勢，對我們做汽車模具配套的企業而言，與汽車行業的整體趨勢是一致的。”據他透露，自復工以來，公司整體業務的訂單下降依然明顯。公司已經將原本由外協完成的機加工、一部分設計轉回公司。不少人員也都安排到車間的制造的部門來協助車間的后續模具整體制造過程，剩下的一部分技術人員則做一些新技術的開發。

在李玉強看來，前幾年行業發展較快，一些新技術包括技術難點其實都需要更深層次地去突破，經驗總結也沒有完整地做好。“正好有這么個空檔期，要抓緊時間修煉自己的內功。”

“如果細心觀察，可以看到不論市場、外部環境如何改變，對汽車行業而言‘輕量化’是不變的的主題，此外，軟件定義汽車、新能源汽車和智能網聯等一些大方向是沒有改變的。”上海匯眾汽車制造有限公司模具中心制造科科長檀曉佳隨后從他的角度給出了分享。其實早在去年，汽車行業的變化已初露端倪——原本8個月的整車制造周期已經被紛紛壓縮到4-5個月，隨之而來的是對模具制造的周期帶來挑戰。“通常，模具的制造周期會隨著主機廠整體開發的周期變化而變化，如果被不斷壓縮，就意味著模具制造必須具備很先進的前瞻技術、凈成型技術、加工技術等，還有減少前工的合模工作等。

從最基層的模具制造單元上來看，檀曉佳認為其也面臨著巨大的挑戰，“譬如在這次模具會議中歐特克技術經理翟萬略提到的‘云端’趨勢，以及一些‘寸土寸金’地區的未來制造策略——集中辦公、集中生產不失為一種方法，這樣可能會降低整體制造成本。”檀曉佳同時還提到，對于輕量化的研究方案，更傾向于在新能源汽車上進行一些顛覆性的使用。

先進加工制造賦能西南

疫情以后，很多人對汽車產業有了更多的認識和思考，同時也不乏對汽車行業未來的擔憂。在“2020先進制造業加工技術論壇——成都站”（2020.06舉辦）現場，西華大學汽車服務工程專業主任蔡云給我們帶來了一些新的視角——全球的汽車產業發展其實并沒有中國那么快，但毫無疑問的是，汽車已然是一個成熟的產業，銷量保持在9,000萬輛～1.1億輛之間波動。“我們的行業觀念要改變，汽車市場一直保持高速增長是不太現實的，大家要有一個現實的判斷。汽車屬于高檔耐用消費品，未來中國汽車市場的銷量短期會在2,300萬輛～3,000萬輛之間波動，其保有量還會有進一步的提升，大約在3.5億輛～4億輛之間，會在現在基礎上有大幅度增長。而機遇則建立在對行業充分了解的基礎之上。”

隨著智能網聯汽車市場規模的壯大，汽車從傳統的出行工具漸漸轉變成人們“第三大生活空間”，汽車制造領域也面臨著變革帶來的一系列挑戰，“新能源汽車”、“個性化、柔性化生產”、“人工智能”、“精益生產”等成了這場變革中的高頻詞匯。在談到汽車行業未來機遇時，他也提到了現在火熱的智能網聯汽車。“隨著我國先后出臺多項重大政策加快新能源和智能網聯汽車發展，顯然這些未來趨勢已上升為國家戰略。據估計，到2020年，我國智能網聯汽車市場規模達2,500億元，年均復合增長率約35%。”

來自一汽大眾汽車有限公司的專家趙有玲女士則分享了先進加工制造技術在一汽大眾成都沖壓車間的應用實例。據她介紹，一汽大眾成都分公司的沖壓車間有5條沖壓線和1條開卷落料線——這樣的規模在國內沖壓車間中算是比較大的。然而，由于這6條生產線處于4個不同的網段內，車間各區域管理人員無法實時獲取每一條生產線的生產數據，管理效能低下。為了解決這一痛點，一汽大眾運用現有的軟硬件資源，自行設計開發建立生產信息綜合管理系統，管理人員坐在辦公室動態調節生產計劃。此外，其還引入了E-press系統，實現了卷料與板料庫的自動化管理，沖壓自制件可追溯，并且可以實現庫存的自動盤點。

趙有玲女士還分享了一汽大眾沖壓車間智能物流的應用。“智能物流在汽車裝配領域應用得比較多，沖壓領域應用相對較少。”由于一汽大眾成都工廠的沖壓線以往是用人工進行操作的，存在安全和成本等方面的痛點，如：叉車線尾穿行，存在撞傷人的隱患；叉車行走距離較長，人員投入需求較多。引入AGV以后，這些問題都迎刃而解了。“今年年底，我們這五條沖壓線都會完成AGV導入。”她在現場分享的時候透露道。

汽車內飾材料挑戰重重

隨著國家新法規出臺及現代科技的高速發展、新材料和新工藝的不斷進步，人們開始對汽車的舒適性、安全性、環保性和美觀性等方面提出一系列更高的要求。

“汽車內飾材料其中VOC主要來源為內裝飾車用真皮、汽車用人造革（PVC、PU）、聚丙烯材料（PP）、熱塑性聚氨酯彈性體橡膠（TPU）、車用密封條、各類橡膠膠粘劑、發泡材料等。由于不同的化學組份及分子結構決定著汽車內部的氣味，目前汽車內飾材料主要是以合成高分子化合物為主。含醚鍵酯類增塑劑、甲基硅油、聚丁烯、氫化烷烴油等環保增塑劑可以降低車內VOC和氣味。”在“2020橡塑創新材料應用及加工技術高峰論壇”（2020.07舉辦）現場，江南大學化學與材料工程學院博士生導師蔣平平教授分享道。

談及車用PVC電纜料的環保化這一熱門課題，蔣平平教授表示其配方組成相對復雜，涉及著色劑、填充劑、穩定劑、潤滑劑、增塑劑、阻燃劑等，這些都會影響車內有機物的遷移和揮發，新型Ca/Zn基PVC熱穩定劑，低VOC配方組份的偏苯三酸三(2-丙基庚)酯增塑劑等無毒、無害、環保的助劑會是一個很好的解決方案。

汽車內飾材料除了安全性、環保性等需求帶來挑戰以外，由于各種各樣的電子元器件等塑料零件的增加，化繁為簡也尤為要緊。科世達（上海）管理有限公司零件中心經理/模具中心經理吳漢介紹塑料在新型人機交互（NewHMI）生產中的應用，并且通過應用實例展示了不同工藝之間整合帶來的效益。“盡管目前汽車制造商更青睞通過開關和按鈕來控制，但觸控技術可拓展人機交互科技，實現完全無需轉換的中控臺，使其僅依靠觸摸和觸覺反饋，運行車內的不同功能設施。這里面還存著一些技術難點，需要各個合作伙伴一起通力攻克難關，但不可否認，觸控屏是未來的發展方向。”他如是說道。

此外，作為電動汽車的心臟，動力電池的材料與制造工藝也備受關注。動力電池包箱體作為動力電池的承載防護結構，在動力電池包中占據重要位置。就目前而言，動力電池包箱體主要有鋼鈑金焊接、鑄鋁箱體和鋁擠型材焊接、復合材料等技術路線。

復合材料具有比強度高、比模量大、各向異性、耐疲勞性能好，阻尼減振性好，耐化學腐蝕性好，可設計性強，可整體化成型等一系列的優點，逐漸被應用到汽車輕量化零部件中。“在復合材料輕量化開發應用方面，由于復合材料的各項異性的特點，在產品開發上既是優點也是難點，如何進行復合材料的關鍵力學性能表征，獲得工程開發所需要的力學參數尤為重要。”清華大學蘇州汽車研究院（相城）汽車輕量化技術中心副主任吳中旺表示。

披荊斬棘的“油轉水”

得益于產業政策的支持，環保水性涂料市場在中國有著良好的發展前景，客戶及消費者對環保涂料的需求日益增加，促使油漆和涂料解決方案逐漸走向更綠色、健康、環保的發展方向。“油轉水”似乎是未來涂料行業發展的一大趨勢，但這條道路上也有頗多荊棘。

“從成本角度，水性涂料單價較溶劑型涂料高，涂料利用率相對較低，溫濕度要求相對較高，設備需改造；從施工角度，施工窗口窄，涂料研發及技術經驗不足，配套設備要求高。”三一重機有限公司涂裝研究所涂裝工程師胡世明在“2020中國涂料峰會暨展覽會&綠色油墨與印刷技術應用研討會”（2020.07舉辦）上坦言道。雖然難點有很多，但企業也在這條道路上進行著不懈的努力和探索。三一重機從2014年7月開始水性涂料理論及應用研究工作，其昆山園區目前水性涂料使用比例約90%，粉末涂料比例約9%，溶劑型涂料僅剩1%左右，可以說在“油轉水”方面也有了一些成績。胡世明也分享了一些三一重機在水性涂料使用過程中的解決方案，“利用紅外烘烤可以減少能耗，因為針對噴涂后的工件，紅外線只加熱涂料，不加熱底材，可以使工件快速固化。不過，該方案間歇式生產、烘烤面積占比較小以及對燃氣有限制可以使用電紅外，且短波、中長波紅外需做好匹配驗證工作。”