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国产铸造智能装备,从受制于人到世界领跑

2022-10-19   

  ”我国传统的铸造行业主要是手工劳动,通俗地形容为“傻大黑粗”。进入维修车间已经九年了,心中一直有一个梦想——我们的工作环境可以得到改善。

  讲话的年轻人叫刘轶,36岁,是宁夏共享集团股份有限公司(以下简称共享集团)产业创新中心副总经理,智能制造研究院院长。

  自从上世纪90年代以来,大家都对铸造者心生向往,在空调环境下体面地工作。集团公司聚焦转型升级痛点,投入10多亿元主攻铸造3D打印产业化应用技术和智能工厂建设,实现国内首创后,综合集成技术领跑世界。

  日前,央视播出了《大国重器》第二季,共享集团国产铸造智能装备砂芯3D打印机也在其中亮相。本片展望了我国装备制造业的发展前景,共同打造的“铸就梦想”,也在继续。

  转变行业现状

  进入共享集团,南面的建筑便是快速成型工程技术研究中心。

  5米多高的铸造3D打印产业化模型整齐排列,除了机器运转的声音外,没有其他轰鸣声;除了几个工作人员在操纵台前监视,一两个机器人来回穿梭运送货物,没有其他身影。

  全车间无吊车、无模型、无重物、无温差、无废砂和粉尘排放,完全颠覆了常规。

  前一个铸造厂可不是这样,”刘轶说。

  铸造业是设备制造业的基础产业。中国铸造产量连续16年位居世界第一,是真正的铸造大国。但是,传统的铸造设备主要是混砂机,劳动强度大,效率低。最为令人不快的是工作环境恶劣,工人们常常黑脸出汗,时间长了,技术人员流失严重。

  从事铸造业30多年的董事长彭凡,一直在寻找如何让这个行业重振旗鼓。2012年,当他看到德国铸造3D打印实验室设备时,他意识到,这一技术如果能够成功应用,将会是一个对这个行业的颠覆。

  国产铸造智能装备是什么?实际上就是层次化叠加法,是一个由三维降到二维,再升到三维的过程。该技术首先利用软件切片,将实体沿高度方向切成薄层,这个步骤可以近似看成一层,一层一层打印,再叠起来形成立体。3D打印技术在铸造领域有一个分支,叫做3DP,目前在行业中生产效率最高,成本相对低廉,最容易产业化推广。

  我们共同决定在这个方向上发展。

  「以前做铸件时,要先做一模一样的模,做完得两个月。」而铸造3D打印没有模型,直接把阴膜打印出来,再浇上铁水或钢水就可以了。铸造也不需要人工组合,一个星期左右就可以完成成品。

  奋力拼搏克难。

  突破外国技术垄断

  在锁定3D打印技术之后,彭凡立即投资近亿元购买了一台德国产的打印机,组织一个50人的团队从“点”突破,样机实验工作正式开始。

  出乎意料,问题很快出现了。

  「原材料及配件全部进口,设备出故障也要老外来修理,用不起啊。」彭凡感叹。

  一天,机器在打印过程中发生故障,工作箱无法打开,直接“罢工”。和德国供应商联系之后,对方提出要求:该工程师从登机之时起计费,每小时165欧元。

  一周后,工程师终于到达了银川,但是老问题没有解决,新问题又来了。共享集团对此情况的反馈,对方竟然摇头,理由是他只负责解决以前的故障,新故障必须重新运行程序。

  这位德方工程师走了,留下的是一台不能运转的机器,还有气愤的共享人。

  这一情况多次发生后,因此2013年,彭凡决定专门解决受控制的技术问题。此时,刘敏被委以重任,主要负责材料、工艺、软硬件等的全面研发工作。

  经过两年多的探索和研究,当样机喷出墨水的瞬间,大家兴奋地跳了起来——他们造出了世界上最高效的铸造3D打印样机,并在此基础上进行了改进。

  例如,发动机气缸盖铸件。原来用金属模具要做近20个砂型零件,需要高技术工精密装配出来,是一名高级技术人员训练半年才能完成的工作。而且利用3D打印技术,可以一次打印完成,误差也从原来的1毫米减少到0.3毫米,生产效率提高3—5倍,成品率提高20%-30%。

  铸造生产由复杂变得简单,传统的铸造生产方式由“黑”向“绿”转变。在实现了零排放的同时,原先的翻砂车间逐渐变成空调厂,彻底颠覆了以手工为主的多品种、小批量砂型铸造生产方式。

  引导产业发展。

  帮助建设铸造强国。

  山头上有山峰。

  他笑说:“我的目标是产业化升级,用‘三部曲’形容是不够的,现在是‘五部曲’。”彭凡笑了。

  在关键的软硬件技术上实现“点”突破后,他们决定将“线”整合起来,实施智能生产单元应用。根据铸造工艺过程,提出了铸造智能单元的模块化、工序化智能制造解决方案,现已建成改造10多个智能生产单元。

  拼凑在一起。他带领团队先后攻克铸造3D打印材料、工艺、软件、设备等难点,在四川投资9台设备,组成一条世界首条铸造3D打印产业化应用生产线;这是中国铸造3D打印产业化应用生产线,在宁夏银川建设3D打印产业化应用生产线;在宁夏银川铸造3D打印产业生产线投入生产。

  今年二月,李克强总理来到宁夏考察,称赞共享集团由“傻大黑粗”变为“窈窕淑女”,是新旧动能转换的生动体现。

  梦想已经成真,但共同的梦想却远非如此。

  “透过这一整合创新,将铸造3D打印技术的优势展现出来,并推广到市场,让工业能够使用。那不应该只是架子上的花瓶。”随后,彭凡表示,他们将帮助他人设计和国产铸造智能装备工厂,2018年设计、建设的数字化示范工厂累计达10家,目前已建成3家。

  目前,集团已成为全国首批46家智能制造试点示范企业,承担着“大尺寸高效铸造砂型增材制造设备”等国家重点研发计划重点专项,也是国家智能制造标准化总体组13家企业成员单位之一。

  在今后5年内,该公司每年增长20%左右,力争实现从推动企业发展向引领行业发展的转变。期望在2030年前后,通过共建共享、共享的全新产业生态,加快推动我国国产铸造智能装备业步入国际先进行列。