 目前，新能源汽车轻量化需求正在催生工艺革命，压铸机大型化趋势显现，汽车大型结构件的一体化成型正成为汽车智能制造领域的发展趋势。特斯拉首推一体压铸工艺，采购力劲集团（下称“力劲”）6000吨超大型压铸机应用于车身后底板制造，该一体化压铸工艺打破了传统的汽车车身“冲压+焊接”的制造方式，而是用一台大型的压铸机进行替代，对车身制造有提高效率、降低成本的优势，有望带来车身制造的变革。 汽车轻量化促大型压铸机需求启动 力劲集团创立于1979年，致力于压铸机、注塑机、CNC加工中心的三大业务，2006年在香港联交所上市，业务覆盖是汽车、通信电子、家电等各行各业。力劲40多年来专注于装备制造业，其压铸机在2020年入选国家第五批单项冠军产品。 据力劲集团CEO刘卓铭介绍，压铸机的工作对象以铝、镁合金为主，汽车是最主要的下游。从目前的车辆生产加工和应用情况看，车用压铸件有四个发展趋势：一是，在欧洲，每辆汽车上铝合金铸件使用量，从1990年时的50公斤持续增长，预计2025年应该会超过200公斤。该数据已表明铝合金铸件广泛使用开启了一个全新的、具有创新性的应用领域。二是，随着新能源汽车对轻量化要求的提升，单车用铝量有望增加，带动压铸工艺渗透率提升。三是，大型压铸机制造技术的突破，有望使压铸件朝着大型化和集成化发展，更多大型结构件有望用压铸来完成。四是，受益于新一代压铸工艺，大型压铸机市场需求有望启动。 特斯拉已将力劲6000吨压铸机用于后底板的生产，将零件从70个减少到1~2个，后续有望继续用于其他车型，以及前、中底板等部件。特斯拉的示范性应用有望带来其他新能源车厂乃至传统车厂的效仿，进而使传统车身生产模式发生变革。来自中金公司研究部汽车组的报告指出，若只考虑车身底板使用，在以下三种情形下可以对未来大型压铸机市场空间进行测算： 若特斯拉产能100%使用，预计 2020—2030年大型压铸机平均市场空间为10.8亿元/年； 若所有新能源乘用车产能均使用，预计2020—2030年平均市场空间有望超40亿元/年；
若远期来看，假设所有汽车产能均使用，则远期市场空间达137亿元/年。特别的，长远期来看，若假设其他车身结构件也能应用一体化压铸，且设备更换周期为10年，则估算远期大型压铸机市场空间有望达480亿元/年。 而一体化压铸工艺涉及复杂、大型、高精密零件的一体成型，对于压铸机的锁模力、压射量和控制能力存在硬性要求。大吨位压铸机由于其高难度与创新性，在技术、供应链、工艺控制等方面具有较高壁垒，力劲集团恰在这些方面有着多年积累和经验，建立了较强的竞争优势。 力劲压铸技术与中国铸造业共舞 21世纪初期，中国铝料大多依靠进口，而国内有存量较大的镁，促使科技部推进镁合金类项目的发展。镁合金压铸机研究项目，被国家经贸委列为国家级重点新产品，“镁合金应用及产业化项目”列入国家“十五”科技攻关计划计划。在此背景下，在力劲创始人刘相尚先生的带领下，力劲联合清华大学、上海交通大学等10多家单位，承担了“十五”国家科技攻关计划“镁合金开发应用及产业化”重大项目的攻关，研制出中国第一台DCC630M、DCC1600M、DCC2000M冷室镁合金压铸机，第一台2000吨、3000吨、4500吨压铸机，以及中国第一台两板式压铸机、第一台伺服节能压铸机，填补多项国内空白，同时填补了国内压铸行业之空白，促进了汽车、摩托车、3C、航空航天等领域关键镁合金部件生产装备的本土化替代应用，推动形成了以力劲高新技术工业园为代表的一大批镁合金高新技术产业应用出口创汇基地。 近年来，随着汽车轻量化成为全球汽车发展的必然趋势，在汽车上使用更多铝合金件呈现戏剧性增长。力劲再次把握汽车工业开始崛起这一历史机遇，助力中国汽车工业本土化生产迈出新的一步。 2008年，力劲收购压铸机企业——意德拉IDRA，全面接轨国际市场。在通用、宝马、克莱斯勒、奔驰，以及奥迪、大众、福特等著名汽车零部件生产厂，会经常看到意德拉集团的压铸机在工作。藉此，力劲在综合实力和核心技术上有了质的突破。而2009年和2010年是意德拉最艰难的两年。力劲的支持让意德拉满血复活，能够持续完成新的OLCS系列的开发，并由此得到开启中国市场的钥匙。 此后，意德拉与力劲制定了新的战略和新的机器生产线，如推出了X-Press系列，在以下几方面进行创新：液压系统探索新方案，节省40%以上能源消耗；压射全过程更加稳定可靠，提供最佳动态压射力，保障生产投影面积大、薄壁结构件性能更稳定；车身、车门和汽车防护件的深度开发，提高美观性和模块化程度；工业4.0方面，持续开发压铸单元新的构架系统，集中控制系统监控压铸机和周边设备，控制程序集中化，在客户许可情况下设备之间通信简单化。X-Press压铸机完全按照高端压铸机进行设计、生产制造。产品具有高度可靠性，价格极具竞争力。 2012年，国家智能制造装备发展专项“4000吨高效智能压铸岛及生产管理信息化系统”立项，力劲承担并成功进行了4000吨智能压铸机的关键技术研发与制造，还承担本项目生产管理信息化系统的研究与开发。4000吨压铸岛的成功研发，解决了铝合金熔化—精炼—定量浇注、4000吨压铸机压射过程的嵌入式实时智能控制、模具高动态响应抽真空和温度的智能化控制、机器人智能罩式喷涂和自动取件、生产管理信息系统等智能化关键技术，实现了压射过程的嵌入式实时智能控制等9项智能化功能，完成了高效智能压铸单元等7项核心智能装置。 2019年，力劲推出了自主研发的全球最大锁模力为6万kN（千牛）的超大型压铸机，将大型汽车结构件一体化成型变为可能。该6000T压铸机单元是迄今为止全球最大的压铸机。这是压铸业界的新纪录，在中国压铸业发展史上具有里程碑式的意义。 2021年，力劲再次发布了迄今世界领先的DREAMPRESS9000T巨型智能压铸单元。有别于传统的三板式、两板式压铸机，力劲DREAMPRESS9000T巨型智能压铸单元在技术和结构上取得了很大突破，性能更卓越，应用范围更广，可以充分满足汽车制造、大型重型压铸件及多部件的一体化生产工艺要求，持续引领全球超大型压铸装备制造技术的发展。 向纵深方向开展国际标准化工作 标准代表着话语权和产品竞争的制高点，在推动整个企业的高质量发展中，有着不可替代的作用。力劲从2008年开始就参与了铸造机械的标准化工作，承担了TC186、SC2的标准单位，以压铸装备节能标准体系、压铸装备绿色设计、制造机服务的标准体系为工作重点，涉及20多项节能、绿色标准、标准综合体研制的应用。 2008年，国标委（国家标准化管理委员会）正式批复组建全国铸造机械标准化技术委员会金属热成形分技术委员会（TC186/SC2），力劲集团被指定为TC186/SC2秘书处承担单位。TC186/SC2紧跟国家工业领域开展的“供给侧结构性改革”，聚焦压铸装备绿色、生态、节能标准体系的构建，分别完成了《压铸装备节能标准体系》《压铸装备绿色设计、制造及服务标准体系》的构建，为我国压铸装备制造行业、压铸件生产行业开展“供给侧结构性改革”创造了有利的条件。2014年—2018年期间，TC186/SC2以《压铸装备节能标准体系》《压铸装备绿色设计、制造及服务标准体系》为工作重点，先后提交了20余项节能、绿色标准或标准综合体的研制任务，专家团队和关联企业也逐渐加大了对节能、绿色标准的研究与投入，从而成功实现了TC186/SC2的第一次华丽转身。 2017年6月，ISO/TC306国际铸造机械标准化技术委员会落户中国，对增进国际、国内标准的互联互通，促进我国铸造行业的高质量、标准化发展，推动中国标准走出去和国外先进标准引进来，提升中国压铸装备制造企业的国际影响力和市场竞争力有着重要意义。同期，刘卓铭出任中国代表团副团长。 2021年，第3号中国国家标准公告发布，国家市场监督管理总局（国家标准化管理委员会）批准、公布了362项推荐性国家标准，其中，由力劲集团主导制定、TC186/SC2（全国铸造机械标准化技术委员会金属热成形分会）执行的两项推荐性国家标准：《压铸单元技术条件》（GB/T 39957-2021）、《压铸机能效限定值及能效等级》（GB/T 39962-2021）在列，并计划于2021年10月1日实施。 刘卓铭表示，作为中国装备制造商，未来力劲将会充分发挥三级标准化平台的作用，推动行业十大高耗能产品进入国家能耗标准管理产品目录，有计划地开展节能标准工作。力劲组织了标准化战略联盟，创建了多维行业标准验证平台，积极推动和参与行业节能技术标准的评价、可靠性技术标准评价、双碳要素评价和测试平台的建设。 推动装备制造业走绿色发展道路 绿色标准化是绿色生产的重要保障。力劲作为中国压铸机行业标准制定者，牵头完成了《压铸机能耗检测方法（JB/T 12554-2016）》《压铸机能效等级及评定方法（JB/T 13248-2018）》《压铸铝熔炉能耗测定方法（JB/T 13249-2018）》等3项工业节能行业标准，并在推广实施中获得了突出效果，很好地推动了压铸行业在节能设计、节能应用、节能改造等方面的进步，为设计、生产、应用、质检及贸易提供统一的技术依据，体现了新的技术在标准中的应用，为未来压铸行业的产业结构调整与优化升级打下坚实的基础。
在环境友好型生产模式中，力劲压铸单元采用高效节能的伺服电机控制系统，相同产品情况下的耗电量只有传统系统压铸机的40%～50%，同时配备能耗的实时监测；空气净化系统能够对生产中排放出的废气进行有效过滤；脱模剂的回收装置可使排放液油水分离，实现脱模剂的100%回收再利用，对分离出的水分进行臭氧杀菌处理。
力劲LK-NET智慧云压铸管理系统就是一个例子。LK-NET智慧云压铸管理系统是力劲针对压铸企业开发的匹配压铸机及周边设备+工业以太网构成的分布式监控管理系统，对机台生产状态实时监控。客户可通过电脑或者手机进行访问。通过互联网，系统实现了对压铸机生产状况实时监控和实时故障诊断、远程监控和维护，操作简单，快捷高效，助力客户实现厂房的智能化管理。LK-NET系统是基于工业4.0的软硬件技术架构，集合生产管理、产品溯源、能耗管理等功能，实时掌握机台生产执行状况，帮助客户提高工厂生产管理效率的智慧化管理工具。 此外，力劲压铸单元还有两方面的优势。一方面，采用压铸工艺生产压铸件时只有少量的烟雾和废水产生，通过回收处理装置的处理可以实现污染“零”排放，这是其他铸造方法无法比拟的。另一方面，与其他生产工艺相比，压铸件可以实现轻量化。因此，大量使用压铸件成为必然选择。汽车轻量化，不仅减轻整车质量，而且降低了油耗，减少了CO2的排放量。大型压铸装备的推广应用，契合了循环经济的需要，也是压铸业可持续发展的必由之路。 刘卓铭说，力劲在目前的生产环境之下，基于智慧能源管理系统，实现了用能趋势的可预测、改善优化可持续、设备管理智能化，以及能耗数据的透明化。力劲智慧能源管理系统能够延伸到上下游产业链，依托“一物一码”的绿色供应链系统，实现了实时监控、记录和分析每个生产环节的碳足迹。 他说：“作为制造业低能耗发展的一个有效抓手，装备制造业能够起到一个承上启下的作用。力劲作为制造业基础产业链上的一家装备制造商，不仅会在汽车大型结构件的一体化成型设备上力助产业发展，还将把握汽车智能制造领域的发展趋势，积极实施互联网+装备计划，走绿色发展的道路，由传统制造业向服务型制造业转型升级，助力实体经济发展。” 力劲实施了互联网+装备计划助力中国工业4.0的发展，已实现压铸过程数字化、程序化及远程控制、产品质量在线检测、生产管理信息化的智能一体化，奠定了我国高品质压铸件自主设计、生产、应用的技术和装备基础。 力劲压铸机作为代表前沿技术的高科技设备，在目前国内大型压铸设备制造行业中处于领先地位。力劲集团作为全球最大的压铸机制造商，已在全球范围内建立起独特的竞争优势，其发展历程及经验或许可为行业发展带来新的借鉴。 思考之一：一体化压铸成型工艺有望打破传统车身制造模式。传统的车身制造路线，采用先单件冲压，再焊接成车身总成的工艺方法，一辆车由大约500个不同形状、不同材料的零件焊接而成。每一个零件都有误差，每一个零件的误差波动都会对最终的车身精度造成影响。随着新能源汽车对轻量化要求的提升，单车用铝量逐步提升，铝车身制造过程中压铸技术比传统冲压+焊接效果更好、工艺复杂度更低，同时可以节省其他零部件的采购，车间占地面积更少，耗材重复利用率更高。并且采用一体压铸工艺，理论上可使全铝车身较传统冲压+焊接工艺总成本大幅下降，因此一体化压铸成型工艺是未来车身制造新趋势。在这方面，力劲研制的6000吨压铸机已被特斯拉用于生产后底板。受益于一体化压铸工艺，特斯拉将车辆后底板零件从70个减少到1~2个。特斯拉的示范性应用有望推动传统车身生产模式发生变革。 思考之二：数字化转型为压铸产业发展注入动力。一方面，数字化转型可促进压铸企业提高生产效率、提升管理水平；另一方面，众多压铸机企业亟须通过关键工序自动化、生产过程管理的智能优化控制，实现降本增效，塑造核心竞争力。在这方面，力劲实施了互联网+装备计划，助力中国工业4.0的发展，高真空压铸机已实现压铸过程数字化、程序化及远程控制、产品质量在线检测、生产管理信息化的智能一体化，奠定了我国高品质压铸件自主设计、生产、应用的技术和装备基础。“十四五”期间，力劲也在加快数字赋能，进一步实施互联网+装备计划，推进工艺装备、生产过程、终端产品及生产运维的数字化改造。 思考之三：安全环保是压铸产业长期发展目标。压铸机传统上都被认为是“傻大黑粗”，在压铸成型生产和脱模等环节会产生的烟尘、有害气体、油滴、油污、噪声和热辐射等污染物对操作员工身体和环境有危害或影响。然而，中国铸造行业已经今非昔比，能耗大幅降低、环保标准一再提升。在节能环保方面，力劲牵头完成了多项工业节能行业标准，并在推广实施中获得了突出效果。其压铸单元采用高效节能的伺服电机控制系统，相同产品情况下的耗电量只有传统系统压铸机的40%～50%；空气净化系统可对生产中排放出的废气进行有效过滤；脱模剂的回收装置可使排放液油水分离，实现脱模剂的100%回收再利用。 压铸机一步成型也节省了工序、人员以及生产设备的开支。在生产线上，一个小的冲压件平均需要2~4道工序，大件和复杂冲压件工序会更多。对Model Y后底板70个零件，如果每个零件按照两套模具，那就需要140套模具，还有夹具焊接的生产线成本。传统上，焊接人员的投入大概需要200~300人。而采用压铸生产，技术人员可以缩减到20~30人左右。可以说，中国传统制造产业随着需求刺激而自然升级，并且含金量十足。 来源：工信头条 |
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