德国通快如何看待汽车智能制造的未来

所谓汽车的轻量化，就是在确保汽车强度和安全性等前提下，尽可能降低整车重量，以提高汽车的动力性、减少燃料消耗、增加续航能力、降低排气污染。毋庸置疑，汽车制造是一个庞大且复杂的系统工程，近几年来汽车轻量化课题已愈发成为行业关注的焦点，基本上，如何选择最佳的制造工艺和技术成为核心考量。

然而，在这些或那些的纷繁技术中，激光——因其无可比拟的非接触式加工特性以及灵活、精度高等优势，为汽车白车身、汽车电子、汽车材料等加工领域注入了源源不断的动力；它能提供的其它裨益还包括降低成本，增加汽车生产的灵活性以及提升效率等等。同时，激光加工结合智能化、数字化以及工业机器人等先进技术，更是为汽车制造业的持续发展带来革命性的突破。

4月26-27日，通快（TRUMPF）在其位于太仓的中国工厂隆重举行了为期两天的“通快汽车技术开放日”活动，围绕“汽车轻量化制造”以及“汽车强劲动力之源”的热点话题将更新、更成熟的汽车加工技术展现给迫切寻求创新汽车解决方案的业界同仁，试图开辟一条激光制造汽车的智能之路。

本次开放日现场设立了包括激光器展示区、激光打标/3D打印展示区、柔性连接实验室、汽车模型展示区、合作伙伴展示区、技术演讲区等在内的18个展示及功能区。同时，通快旗下大批夺人眼球的亮点产品和技术也在现场进行了演示。其中包括：I-PFO 智能振镜；TruDisk碟片激光器；二维、三维汽车零部件柔性化激光系统TruLaser Cell 7040； 多功能五轴激光三维系统TruLaser Cell 3000； 3D 打印系统TruPrint 1000；激光打标系统TruMark 3330；超高柔性钣金加工设备TruPunch 2000以及全自动折弯系列TruBend Cell 5000等。

一组照片重温活动现场盛况

通快的一众战略伙伴也倾巢出动，纷纷携其最新的专为汽车行业打造的激光解决方案联合参展，其中包括库卡工业、阿比泰克、宝钢型钢、发那科、新松机器人、瑞松智能、舒勒、普雷茨特、松兴电气、君屹、楚天、安飞陆等在内的12家上下游合作企业，共同将激光技术在汽车产业链上的应用展示得更为淋漓尽致。

下一代汽车智造的激光解决方案

首日的演讲围绕“汽车轻量化制造”的各个层面展开。通快（中国）激光技术部总经理 Thomas Harrer先生率先登场为大家带来了一系列旨在实现汽车革新制造的激光解决方案。他通过精彩的实例讲解让我们了解到包括激光切割、激光焊接、激光打标等在内的激光工艺是如何对门类广泛的车用材料实现最灵活的定制加工。例如，应用于奔驰S级与E级车门的铝材激光远程焊接；宝马7 SERIES 车门采用的铝填丝激光焊接；汽车插接结构的激光远程焊接等等。

他同时还分享了德国电动邮政车辆的底盘设计，其中涉及电池包的轻量化设计——无法兰边设计的优势是更轻的重量，更少的生产工序以及更灵活的生产过程。而针对电动汽车的电池及电机的制造，激光依然是一种成熟的工具。“例如，新型的绿光焊接技术优势众多：焊接结果不受表面特性影响；更好的光束质量；铜等高反金属材料的加工效果更稳定；飞溅更少；无需对焊接表面进行特殊预处理；不需焊接保护气。”

那么，在工业4.0时代，通快为汽车行业带来了哪些智能激光解决方案呢？来自通快（中国）激光技术部行业与产品总监纪江华先生为我们做了解答。“首先，通快的智能激光解决方案旨在实现从激光器到加工结果的智能监控。作为为工业4.0时代而开发的新一代智能激光器，TruDisk碟片激光内置的20多个传感器能监控激光器内的重要参数，在精准时间协议下实现数据同步，高质量数据可用于状态监控和预防性维护。在汽车零部件加工方面，无论是激光切割、激光焊接、激光复合焊还是三光斑激光钎焊，TruDisk系列都能游刃有余，提供全方位的解决方案。”

其次，纪江华还介绍了通快开发的一款智能振镜I-PFO。这款智能飞行焊接系统的亮点是将激光器、PFO和机器人三者合而为一。IPFO基于机器人和工件的位置，实时计算出需要焊接的位置，并通知激光器发射激光，实施焊接。如果将新I-PFO扫描振镜与机器人结合起来，便能在短短数秒内完成对更大工件的飞行焊接，可谓真正的“智慧升级”。德国奔驰便采用了这一系列的激光头实现了所有材料和方式的焊接。

I-PFO 智能振镜：“智慧升级”实现铜和铝的远程飞行焊接

另外，角接焊缝是汽车轻量化的另一种连接形式。“相比电阻电焊，激光焊接所需的法兰边宽度小很多，从而实现减重；而角接焊缝可进一步减小法兰边宽度。但是，角接焊缝对激光束与工件的相对定位精度要求非常高，而工件的精度显然无法达到要求。在此情况下，便需要使用焊缝追踪传感器。”他补充道。

当谈及新型轻量化材料的激光加工时，通快（中国）的三维切割技术经理费益先生以汽车行业使用的碳纤维复合物作为案例予以说明。“碳纤维复合物在汽车产业的使用驱动力在于其轻量化和排量最小化，同时更大的设计自由度提高了产品多样性，并减少后处理和接合连接。因此，碳纤维复合物创造价值必须以满足汽车批量生产的需求为前提。”

据他介绍，激光在碳纤维复合物上的应用包括碳化及石墨化（PAN）；纤维切断；干半成品选择性断裂；淬火部分的修边、消熔、钻孔和清洗；成型部分的嫁接、消融和钻孔以及成品的结合连接等等。

通快（中国）高级应用工程师陈新亚则以“三光斑光束的激光钎焊技术”为题做了分享。据了解，基于其良好的搭桥能力、紧密连接性、焊缝美观、加工速度高以及热输入低等优势，激光钎焊在汽车行业得到了广泛的应用，如车尾行李箱盖、落水槽以及车顶等元素的加工。

新信息技术攻克工业4.0的生产挑战

据通快（中国）激光培训中心经理朱立汀先生表示，工业4.0是生产技术中的普遍挑战，从物联网（IoT)延伸到服务网（IoS)。而通快的目标便是通过数字化来完成横向及纵向的优化，最终实现100%有效性——即消除无计划停机；以及100%利用率——即杜绝生产流程中的时间及物料的浪费。在此背景下，TruConnect 通快状态数据监控服务应运而生。

TruControl的突出优势包括实时的激光功率和能量监测、强大的用户诊断功能以及邮件发送和数据统计。而汽车也成为该技术状态服务的第一个试点行业。

“工业4.0是未来工业生产中成功的决定要素，激光是万能的工具并将得益于这一发展。首先，工业加工中的数字化可解决工业生产中各类的挑战：目标为100%可行+100%可利用。其次，数字化是在各个层面上的：从物联网到服务网；从智能机器到智能工厂管理继而延伸到业务联网及模块。另外，工业4.0是生产过程中及生产之间的数字连接。因此连接性、智能功能和智能产品是关键。大数据及云计算将提供新的服务，催生新业务模块。近几年，TRUMPF一直关注工业生产中的数字化，在工业4.0发展浪潮中处于领先地位。” 朱立汀总结道。

热成型零件制造中的激光应用新进展

上汽大众冲压规划经理高义峰先生的演讲围绕热成型零件在汽车上的应用。热成形技术的发展背景主要基于日益严格的环保要求汽车轻量化、日益严格的碰撞安全性法规要求、汽车制造质量对零件精度要求越来越高等。高义峰详细讲解了热成形技术在FABIA、昊锐、明锐、新途观和途昂等车型上的零件加工应用实例。

来自通快（中国）的产品经理侯寰超则是与大家分享了热成型零件制造中的激光应用新进展。“通快能够为这些应用提供最适宜的激光加工工具，如三维激光切割系统Trulaser Cell、激光焊接系统TruDisk和TruDiode，以及激光打标技术TruMark等。此外，针对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战是去除铝硅涂层，这里的解决方案是采用超短脉冲激光。”

他接着还介绍了远程激光叠焊的加工优点。“这种技术能够实现灵活的焊缝几何形状、每个焊接点仅需0.5S、最大加工距离可达1,200mm，并可配合机器人飞行焊。目前已经被成功于白车身和汽车座椅。”

另外，北京奔驰的工程师张妍女士也介绍了通快激光在其公司实际加工中的应用。据悉，北京奔驰主要选择了通快的激光检测、激光焊接和激光雕刻等解决方案和设备。其中，所应用的焊接工艺包括填丝熔焊、钎焊机器人飞行焊等。“与传统点焊工艺相比，激光飞行焊时间效益高，焊质量高，设备稳定性高，自动化智能化程度高，它已成为一项成熟的技术，拥有良好的应用前景。”张妍总结表示。

27日，通快以及来自业界的专家则就激光在动力传动和底盘系统上的应用展开了新一轮的“脑力激荡”。精彩的演讲话题包括“双质量飞轮的激光焊接”、“汽车工业中的复合焊接应用”、“激光增材制造在样件试制中的应用”、“管材切割技术”、“激光淬火在动力传动系统中的应用”、汽车行业感应加热解决方案”等等……。

“在汽车制造中，对轻量化材料和设计以及电动汽车而言，激光技术是柔性灵活且多功能的工具。通快很早就开始了对激光在汽车行业的研究征程，也是这一领域的的技术先驱者。我们熟知的中国制造2025计划是工业4.0其中的规划之一，而通快是德国工业4.0的发起者之一。例如，本次开放日现场演示的状态监控服务不仅仅是一个平台或软件，我们还一并提供智能解决方案——配备智能激光器。” Thomas Harrer先生在当天的活动现场上表示。

他指出，中国汽车行业如今正处于快速发展阶段，2016年中国汽车销量超过2,800万，同比增长13.7%。不仅数量大幅增长，市场也面临着急速转型。社会和市场都在寻找一种环保方案。汽车行业正发生巨大的改变，电动汽车和轻量化设计正是在这种行业发展趋势下应运而生。电动汽车2016年的增长率为63%，是传统汽车涨幅的五倍，因此尤其需要轻量化来加强其续航能力。只要不断创新才能满足市场持续变化的需求。

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