由浙江省寧波市重點(diǎn)扶持支持，對標高端裝備制造前沿領(lǐng)域的德瑪“四維制造”項目，歷經(jīng)8年研發(fā)攻關(guān)，獲得突破性進(jìn)展。近日，德瑪公司總工程師和項目首席科學(xué)家李文龍博士宣稱(chēng)，運用“四維制造”理論與技術(shù)，其研發(fā)團隊先后完成了基礎理論論證、拓撲數據評估、首臺套設備生產(chǎn)、場(chǎng)景化仿真流水線(xiàn)組合等系列研發(fā)目標，并先后在中國、美國、日本、歐盟等發(fā)達國家和地區獲得125項國內外專(zhuān)利，包括58項發(fā)明專(zhuān)利。

這是國內外第一條采用“四維制造”技術(shù)，擁有全部自主知識產(chǎn)權，全自動(dòng)連續化鍛鋁輪轂生產(chǎn)線(xiàn)，年產(chǎn)汽車(chē)輪轂150萬(wàn)只。圖為全封閉綠色智能加工中心組列。

　　不久前，作為“四維制造”項目示范工程，總投資逾10億元的路威輪轂生產(chǎn)線(xiàn)在江西撫州試運行。這條數字化、連續化、自動(dòng)化的鍛造鋁輪轂生產(chǎn)線(xiàn)，標志著(zhù)德瑪“四維制造”項目成果進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。

傳統萬(wàn)噸級鍛壓機機身有5層樓高，重達2000噸，采用“四維制造”技術(shù)的雙工位臥式橄欖型鍛壓機，高2米，總重量?jì)H120噸，相當于原機總量6%。圖為新型鍛壓機結構展示。

　　“增減”之間見(jiàn)“真功”——該生產(chǎn)線(xiàn)采用對稱(chēng)一體化結構與模塊化生產(chǎn)，力與力矩對消近100%，可降低振幅75%，減少能耗80%，提高剛性度4倍、精度4個(gè)幾何級，生產(chǎn)效率提高10倍，性能、節能、環(huán)保等綜合效益提升10倍。與同樣投資、同等規模傳統企業(yè)相比，用地廠(chǎng)房面積降至1/10。傳統裝備需800至1000名操作工，路威僅需40至50名管理人員。
　　創(chuàng )新突破 “四維制造”帶來(lái)技術(shù)革新
　　“‘四維制造’技術(shù)，以高端裝備、工業(yè)母機轉型迭代為研究方向，以汽車(chē)業(yè)節減化輕量化‘綠色駕駛’為精準切入目標，擺脫傳統固有思維與路徑依賴(lài)，實(shí)現了基礎理論和技術(shù)方法的突破?！崩钗凝堈f(shuō)。
　　“四維制造”，是在傳統立體化疊加式的“三維制造”基礎上，運用關(guān)于力對沖與平衡原理，引入全新的力學(xué)考量維度，形成的“四維制造”新體系新工作法?！八木S制造”項目的投資方，是以生產(chǎn)出口微型軸聞名的寧波精益微型軸有限公司，該公司數十年來(lái)累計生產(chǎn)微型軸100多億只（套），出口美歐日等30多個(gè)國家和地區。
　　2010年間，公司董事長(cháng)董祥義在美國考察時(shí)發(fā)現，汽車(chē)輕量化浪潮正在歐美日等發(fā)達國家和地區興起，其中輪胎內廓的金屬部件輪轂，出現鍛鋁輪轂替代鋼質(zhì)、鑄鋁輪轂的趨勢，而中國才剛剛起步?；貒?#xff0c;董祥義與公司管理層、技術(shù)經(jīng)營(yíng)團隊調研論證，于2015年初成立寧波德瑪智能機械有限公司，開(kāi)展該項目的科研攻關(guān)與裝備研發(fā)。
　　在深入考察國內多家汽車(chē)輪轂廠(chǎng)商后，德瑪團隊發(fā)現，這些企業(yè)的裝備技術(shù)與制造工藝比較傳統，產(chǎn)品能耗高、生產(chǎn)流程分離、成本風(fēng)險大，難以適應未來(lái)產(chǎn)業(yè)化的應用推廣。為此，德瑪提出，以研發(fā)高端專(zhuān)用裝備為先期突破口，走自己獨特的轉型升級之路。
　　鍛造合金鋁輪轂需要高效大功率專(zhuān)用鍛壓機?！拔覀儼言醒b備全部拆卸下來(lái)，對一個(gè)個(gè)零部件進(jìn)行詳盡剖析發(fā)現，看起來(lái)龐然大物的萬(wàn)噸鍛壓機，真正的受力點(diǎn)就在立柱內的4根螺桿、8只螺帽，依靠螺桿螺帽擰緊的力量，抵擋加工壓力，而且鍛壓機自身還得承受鍛造沖擊的反彈力?！钡卢敼靖笨偨?jīng)理黃進(jìn)說(shuō)。
　　在研究改進(jìn)裝備結構時(shí)，董祥義提出取消四根立柱，運用力對沖與平衡理論，將鍛壓機設計為2個(gè)或4個(gè)工位的設想。德瑪團隊請來(lái)專(zhuān)家教授、高級工程師論證發(fā)現，在機床裝備、工業(yè)母機研發(fā)領(lǐng)域，引入力對沖與平衡原理具有科學(xué)依據，經(jīng)多方商討，最后將這一設想命名為“四維制造”工作法，在高端專(zhuān)業(yè)裝備及鍛鋁輪轂生產(chǎn)線(xiàn)方面展開(kāi)攻關(guān)。

采用“四維制造”技術(shù)的車(chē)銑削一體化數控機床，配有4工位、5主軸，設備節材80%、剛性提高4倍，綜合能耗降低50%，加工精度提高了4個(gè)幾何級。圖為新型數控機床結構展示。

　　“四維制造”創(chuàng )新改造鍛壓機等傳統裝備，將原來(lái)高達16米、重1000噸的立式鍛壓機翻轉著(zhù)地，變成高僅2米的平躺臥式鍛壓機，實(shí)現鍛壓機重心下沉，四腳均衡受力，大大提升平穩性系數。研發(fā)團隊還將鍛壓機造型設計從原來(lái)的長(cháng)方形，改為線(xiàn)條、外形流暢美觀(guān)的橄欖型，巧妙安裝兩個(gè)對稱(chēng)工位，成倍提高工作效率。
　　按傳統技術(shù)工藝，匹配流水線(xiàn)鍛壓機的加工能力，需配置4臺單工位旋壓機，費用高、功效低?！拔覀儾捎谩木S制造’技術(shù)，成功研制平衡對稱(chēng)的4工位新型旋壓機，可節材75%，重量為傳統裝備的25%，價(jià)格為傳統裝備的25%，功效可提高4倍?！秉S進(jìn)說(shuō)。
　　基于“四維制造”的技術(shù)與設計理念，德瑪團隊還將銑削機床從原來(lái)單臂懸伸式結構，改為雙臂騎跨式設計，加工臂向機位兩端延伸。德瑪技術(shù)總監陳鎮說(shuō)，這樣作業(yè)時(shí)兩邊銑削刀同時(shí)旋轉，主軸中心落在中間點(diǎn)，加工產(chǎn)生的震動(dòng)應力對沖抵消，有效保證設備運行的穩定性，大大減輕自重分量。
　　新技術(shù)的應用立竿見(jiàn)影。銑削機床的主軸箱原來(lái)有1噸重，現減為200公斤，節材率達80%；主軸轉速原來(lái)最高為每分鐘7000轉，現增加到17000轉；銑削深度從原來(lái)的2毫米猛增到8毫米，表面精度超過(guò)磨床，甚至研磨加工工藝達到11度。
　　智造賦能產(chǎn)業(yè)升級高端化綠色化
　　生產(chǎn)車(chē)間采用自動(dòng)化封閉式運行，沉重粗長(cháng)的鋁棒，被機械手輕輕抓起，精準放在切割臺上，切割成一段段短樹(shù)樁模樣，經(jīng)高溫處理和鍛壓機碾壓成扁圓狀，接著(zhù)多工位旋壓機開(kāi)始運行擠壓，毛坯很快初顯模樣，隨后進(jìn)入全封閉銑削一體化加工中心，送到流水線(xiàn)終端時(shí)，一個(gè)個(gè)锃亮炫目，圓潤精美的輪轂掛在成品架上……今年7月，投資10余億元的德瑪路威輪轂生產(chǎn)線(xiàn)開(kāi)始試運行，這條凝聚著(zhù)參與者無(wú)數心血的尖端科技“驚艷”亮相。

“四維制造”的鍛鋁輪轂雙工位多功能加工中心，通過(guò)機器人實(shí)現工藝流程無(wú)隙銜接。

　　“與傳統輪轂企業(yè)比較，‘四維制造’擁有全方位的技術(shù)優(yōu)勢?！甭吠嗇灴偨?jīng)理桑建國說(shuō)，撫州生產(chǎn)線(xiàn)總投入10億元左右，年產(chǎn)鍛鋁輪轂150萬(wàn)只?！叭敉瑯油顿Y、同等規模的傳統同行企業(yè)，需200畝地、10萬(wàn)平方米廠(chǎng)房，我們僅需20畝地、1萬(wàn)平方米廠(chǎng)房，相差10倍。傳統裝備需800至1000名操作工，我們僅需40至50名管理人員?！?br />　　“這條生產(chǎn)線(xiàn)上的每一臺設備、每一道工序、每一條流程，包括每一個(gè)細微環(huán)節，我們團隊都精心琢磨反復論證，力求盡善盡美?！秉S進(jìn)說(shuō)。
　　在一次技術(shù)分析會(huì )上，有人提出，輪轂毛坯重量為25至30公斤，銑削加工夾具卻重達200公斤，機器人還得兩次翻夾，操作麻煩功效又低。董祥義提出，輪轂中間原來(lái)就有孔洞，可以作為工裝夾具的依托，于是研發(fā)人員轉換工藝流程，采用內撐式夾具固定輪轂，新夾具僅20公斤重，重量減輕了90%，可一次成型完成4只輪轂的車(chē)銑加工，全程僅需1分鐘。新方案讓輪轂銑削工效提高32倍，每臺設備每年可節省電費300萬(wàn)元。
　　“我們還建立了原料選擇、流程優(yōu)化、數據監控、首檢把關(guān)等嚴格完整的質(zhì)量控制體系?！甭吠嗇灱夹g(shù)部長(cháng)李政委說(shuō)，每批次原材料入庫，都要對其品相組織、化學(xué)合成、變形性能等材質(zhì)參數，做超聲波探傷與相關(guān)成分檢測，從源頭上保證產(chǎn)品質(zhì)量。
　　作為業(yè)內小有名氣的輪轂專(zhuān)家，桑建國20年前即進(jìn)入輪轂行業(yè)，長(cháng)期鉆研汽車(chē)輪轂制造，親身經(jīng)歷了汽車(chē)輪轂行業(yè)從鋼質(zhì)、鑄鋁到鍛鋁制造的快速迭代。
　　桑建國說(shuō)，傳統輪轂制造工藝由于銑削加工精度未能達到要求，需要增加機械或人工拋光打磨工序，在加工過(guò)程中產(chǎn)生大量鋁粉塵，嚴重威脅工人健康。此外，鋁灰嚴重污染環(huán)境，鋁灰撒過(guò)之處“寸草不生”，后續治理十分困難。這樣的生產(chǎn)工藝還存在嚴重的安全隱患，粉塵在空氣中積累到一定程度，稍有不慎就會(huì )引發(fā)粉塵爆炸。采用“四維制造”的加工工藝，使輪轂表面光潔度呈現鏡面拋光效果，可以直接噴涂料，解決了輪轂打磨的安全隱患。
　　北京科技大學(xué)教授蒼大強認為，德瑪“四維制造”技術(shù)及鍛鋁輪轂自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，具有國際前沿水準，其綠色節能環(huán)保生產(chǎn)工藝，不但適應汽車(chē)產(chǎn)業(yè)節減型低碳化、輕量化的發(fā)展方向，也符合國家高端制造業(yè)發(fā)展規劃與政策導向。當下，我國加速推進(jìn)制造業(yè)轉型升級，德瑪“四維制造”技術(shù)與鍛鋁輪轂生產(chǎn)線(xiàn)的問(wèn)世，豎起了示范標桿。
　　中國寶武高級技師王軍評價(jià)稱(chēng)，采用“四維制造”技術(shù)的鍛鋁輪轂裝備與產(chǎn)品，其效率、性能、質(zhì)量還有上升空間。但其鍛鋁輪轂連續制造技術(shù)，從傳統點(diǎn)狀離散式制造流程工藝，改造變革成為自動(dòng)化連續化一條龍作業(yè)，這是了不起的創(chuàng )新之舉。
　　引領(lǐng)未來(lái) 打造國際競爭核心能力
　　“墻內開(kāi)花墻外香”。國外廠(chǎng)商早早看到了“四維制造”這項創(chuàng )新的重大價(jià)值。2019年間，德瑪研發(fā)推出幾臺樣機，將其放到國際工業(yè)設備展會(huì )上“投石問(wèn)路”，不少廠(chǎng)商表現出濃厚興趣。
　　德國某家全球知名機械設備制造商帶隊負責人當即表示：“這個(gè)產(chǎn)品非常棒，如果愿意貼上我們公司的品牌，我可以幫助貴方賣(mài)到全世界?！钡卢敼ぷ魅藛T回應：“等研發(fā)成功后，我們要打自己的獨家品牌?！?br />　　黃進(jìn)表示，話(huà)雖這樣說(shuō)，但絕不敢輕視德國的研發(fā)能力，在歐盟申請專(zhuān)利保護后，又特意向德國申報國際專(zhuān)利，“雙重保險”來(lái)保護知識產(chǎn)權。
　　路威鍛鋁輪轂新生產(chǎn)線(xiàn)投產(chǎn)后，歐洲有位資深輪轂制造專(zhuān)家獲此消息，專(zhuān)程趕到撫州路威生產(chǎn)現場(chǎng)，表達交流探討的意愿。桑建國陪同外賓在流水線(xiàn)外面的走廊上轉了一圈，這位專(zhuān)家感慨道：“這些年我跑了幾十個(gè)國家，這樣設計超前、技術(shù)先進(jìn)的鍛鋁輪轂生產(chǎn)線(xiàn)，是第一次看到，這是中國式‘黑客制造’，相信路威產(chǎn)品在國際市場(chǎng)上一定會(huì )大受歡迎?！?br />　　路威新生產(chǎn)線(xiàn)試運行不久，韓國汽車(chē)工業(yè)委員會(huì )負責人也慕名趕來(lái)?yè)嶂?#xff0c;看到路威鍛鋁產(chǎn)品比傳統鑄鋁輪轂竟然一下減輕40%的分量，直言這項技術(shù)突破把汽車(chē)輕量化提前了20年。
　　“汽車(chē)業(yè)作為高度全球化行業(yè)，若與國際化企業(yè)、跨國大公司深度合作，加入全球‘航母艦隊’，有利于企業(yè)穩定發(fā)展，提升抗風(fēng)浪能力，而國外大客商也在中國積極尋找有技術(shù)優(yōu)勢的匹配企業(yè)?！钡卢敼臼袌?chǎng)總監王紅晶說(shuō)。
　　日本澳德巴克斯，是豐田旗下最大的全球汽車(chē)零部件采購商，早在2018年初，獲悉德瑪團隊在研發(fā)新一代鍛鋁輪轂，就趕來(lái)寧波總部考察，很快雙方簽署了為期三年的合作協(xié)議，對方擬每年向路威采購3000萬(wàn)只鍛鋁輪轂，總值300億元人民幣。后因疫情打亂了計劃，但澳德巴克斯始終關(guān)注著(zhù)“四維制造”的研發(fā)進(jìn)度。隨著(zhù)路威鍛鋁輪轂生產(chǎn)線(xiàn)即告完工，澳德巴克斯專(zhuān)家趕去撫州現場(chǎng)考察，今年3月與德瑪路威又一次簽訂為期三年的新合作協(xié)議。
　　“目前輪轂產(chǎn)品銷(xiāo)售，我們采取的是雙軌制，以C端推B端?！鄙＝▏f(shuō)，首先面對的是替換市場(chǎng)，公司正在擬訂“以舊換新”計劃，即大量回收汽車(chē)存量市場(chǎng)的舊鑄鋁輪轂，以?xún)?yōu)惠價(jià)更換為新鍛鋁輪轂，該方案很受合作商贊同；其次是外貿出口，國外用戶(hù)嗅覺(jué)靈敏，路威輪轂的質(zhì)量、價(jià)格優(yōu)勢明顯，需求量非常大。
　　“這條生產(chǎn)線(xiàn)的設計能力，為年產(chǎn)量150萬(wàn)只，可24小時(shí)無(wú)間斷連續作業(yè)，生產(chǎn)效率為傳統技術(shù)裝備10倍。但目前訂單太多，生產(chǎn)能力不足，我們正全力以赴安裝建設第二、第三及第四條生產(chǎn)線(xiàn)，智能化水平、技術(shù)功能也更加完善強大。屆時(shí)，僅撫州一個(gè)工廠(chǎng)，年產(chǎn)鍛鋁輪轂即可達700萬(wàn)只?！鄙＝▏钢?zhù)邊上正在運轉的生產(chǎn)線(xiàn)說(shuō)。