探討大型一體壓鑄件內(nèi)外如何實現(xiàn)質(zhì)量保證

在新能源汽車滲透率日益提升的當(dāng)下，對電動汽車的"里程焦慮"仍然是影響車主選購的重要因素。廣東省中山市消費者委員會新近發(fā)布的新能源汽車消費體驗調(diào)研結(jié)果顯示，續(xù)航里程不足與充電設(shè)施配套不足是消費者最"焦慮"的問題。減輕汽車重量是增加電動汽車?yán)m(xù)航里程的有效途徑，而一體化壓鑄被業(yè)內(nèi)視為實現(xiàn)車身輕量化的一把鑰匙，廠商競相布局。

在這一背景下，5月24日蔡司將舉辦"蔡司，‘質(zhì)敬明天" ZEISS Quality Innovation Days中國場在線峰會壓鑄行業(yè)主題日活動，與來自中國機械工程學(xué)會鑄造分會、愛科迪等知名機構(gòu)及企業(yè)的意見領(lǐng)袖和技術(shù)專家一起，以一體化壓鑄為主要議題，探討在質(zhì)量控制上的痛點，并分享與展示壓鑄相關(guān)的質(zhì)量保證經(jīng)驗和解決方案。

從今年的世界計量日5月20日起，為期五天的"蔡司，‘質(zhì)敬明天" ZEISS Quality Innovation Days中國場在線峰會將以新能源汽車、醫(yī)療、電子、電力與能源、壓鑄五個行業(yè)主題日依次開啟，進入蔡司官網(wǎng)或蔡司工業(yè)質(zhì)量解決方案微信公眾號即可報名參與。

一體化壓鑄成新能源汽車提質(zhì)增效重要途徑
咨詢公司DuckerFrontier的研究指出，由于減少了燃油車用發(fā)動機、傳動系統(tǒng)以及其他零部件，新能源車用鋁量分別減少了49、39、5kg；由于新增電池包、電驅(qū)動系統(tǒng)等，新能源車在動力傳動系統(tǒng)、電池包與車身結(jié)構(gòu)件及其他零部件分別使單車用鋁量提高了30、142、7kg。根據(jù)比亞迪的研究，新能源汽車約有70%的能耗用在車身質(zhì)量上，整車質(zhì)量每減輕 100 kg，每百公里電耗大約降低0.5-1千瓦時。

在中國汽車工程學(xué)會發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》中，汽車輕量化被列為九大技術(shù)發(fā)展方向之一。汽車輕量化的實現(xiàn)涉及材料、工藝、結(jié)構(gòu)三方面，一體化壓鑄通過將原本需要組裝的多個單獨零部件高度集成，鑄造出整體的大鑄件，從而大大減輕汽車重量，也降低了車企的制造成本。近年來，從造車新勢力到老牌中外車企，都陸續(xù)有采用一體化壓鑄技術(shù)的新能源車型上市。有機構(gòu)預(yù)測，2024年中國市場有望迎來一體化壓鑄車型上市熱潮。

蔡司為壓鑄全生命周期提供質(zhì)量解決方案
隨著壓鑄工藝的發(fā)展及新能源汽車輕量化對一體化壓鑄技術(shù)的需求增長，壓鑄件現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于（新能源）汽車、家電、醫(yī)療、光伏、3C等行業(yè)。

不同于傳統(tǒng)機加件，壓鑄件通常具有更為復(fù)雜的形狀和細小結(jié)構(gòu)，且循環(huán)生產(chǎn)周期長。由于長期處于高溫、高壓的生產(chǎn)環(huán)境中，壓鑄件及壓鑄模具也極易產(chǎn)生諸如凹陷、裂紋、氣孔等缺陷。若因壓鑄件質(zhì)量問題造成返工，則往往給生產(chǎn)企業(yè)帶來極大損失，造成生產(chǎn)成本的浪費。越來越多的新能源汽車核心部件用鋁合金壓鑄產(chǎn)品，但鑄件工藝或多或少無法避免內(nèi)部缺陷，制造商需要及時發(fā)現(xiàn)零件的"隱藏秘密"。蔡司工業(yè)測量解決方案可貫穿整個壓鑄工藝鏈，覆蓋壓鑄全生命周期。

蔡司壓鑄質(zhì)量解決方案所涵蓋的產(chǎn)品線非常完整。作為當(dāng)前工業(yè)質(zhì)量檢測領(lǐng)域中唯一一家擁有全系列產(chǎn)品的供應(yīng)商，蔡司的產(chǎn)品線涵蓋了三坐標(biāo)、X射線、光學(xué)掃描、工業(yè)顯微鏡以及一系列工業(yè)質(zhì)量軟件。因此，無論處于哪一個生產(chǎn)階段，比如結(jié)構(gòu)設(shè)計、原料、電極、模具、毛坯、機加工到數(shù)據(jù)整合，蔡司都能滿足企業(yè)中不同部門和不同人員的需求。

隨著一體化壓鑄的使用，鑄件越來越大，對鑄件尺寸、產(chǎn)品精度等要求也越來越高。利用蔡司的三維測量機、X射線檢測機等組合，可及時發(fā)現(xiàn)鑄件外部尺寸和內(nèi)部缺陷，確保殘次品不流入下一道生產(chǎn)工序，為生產(chǎn)質(zhì)量提供保障。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，通常會涉及產(chǎn)品CAD的制作，包括逆向工程。逆向工程對于研發(fā)而言是產(chǎn)品迭代更新最快的一個途徑，它可以幫助研發(fā)人員進一步了解設(shè)計的優(yōu)勢和缺陷并快速修改。過去，一個汽車外形從油泥模型到設(shè)計完成需要經(jīng)歷漫長的過程。而如今，蔡司的光學(xué)掃描技術(shù)能夠快速將實物掃描成對應(yīng)的點云，從而通過逆向快速形成CAD模型，大大縮短了研發(fā)時間，為后續(xù)產(chǎn)品的快速上市奠定了良好基礎(chǔ)。

在原料階段，相的分布和取向會影響硬度、強度、斷裂延伸率等材料性能。蔡司的3D動態(tài)測量傳感器可用于分析樣品的相分布，全自動且精準(zhǔn)地測定相的尺寸、形狀和取向，還可獲得材料的孔隙分布等信息，為原料質(zhì)量把關(guān)。

進入試生產(chǎn)階段，涉及的內(nèi)容更為復(fù)雜，包括壓鑄機的注射壓力、模具溫度、保壓等各種細節(jié)。工藝參數(shù)的迭代和試模都需要依賴經(jīng)驗值進行不斷調(diào)試。這意味著每一次迭代生產(chǎn)出來的工件都需要進行理化測試，同時檢查其形貌、內(nèi)部缺陷等，確保生產(chǎn)穩(wěn)定。最終通過模具驗證后，方可進行批量化生產(chǎn)。整個過程耗時較長，試生產(chǎn)批次越多，報廢的零件也越多，從而可能導(dǎo)致新產(chǎn)品正式批量生產(chǎn)的周期拉長，對上市周期和投資回報率產(chǎn)生影響。

為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，蔡司提供了包括光學(xué)系統(tǒng)和X射線檢測在內(nèi)的多種解決方案。這些技術(shù)能夠在試生產(chǎn)階段輕松、快速地進行產(chǎn)品內(nèi)部缺陷和外觀形貌尺寸的檢測。此外，從軟件整合的角度來看，蔡司將三維掃描、逆向工程、工業(yè)CT和X-Ray等技術(shù)集成在同一軟件平臺下，為用戶的使用和企業(yè)管理提供了極大的便利。

在此次壓鑄行業(yè)主題日中，蔡司將為與會者詳解用于一體化壓鑄的新產(chǎn)品，其中的2D X射線檢測設(shè)備具有在線檢測、自動剔除不合格品功能，尤其是"檢測面積"與"占地面積"的高比率，能有效減少對客戶生產(chǎn)布局的影響。光學(xué)3D測量機則配備了安全控制裝置，可以多方使用雷射測頭，從而實現(xiàn)高速量測和高細節(jié)分辨率的目標(biāo)。

2023年，中國汽車產(chǎn)銷量雙雙創(chuàng)歷史新高。與此同時，中國新能源汽車產(chǎn)銷量連續(xù)九年位居世界第一。從傳統(tǒng)燃油汽車到新能源汽車，壓鑄都是制造中的重要工藝，蔡司壓鑄行業(yè)質(zhì)量解決方案能夠覆蓋壓鑄生產(chǎn)全流程，借助蔡司豐富的產(chǎn)品組合，為壓鑄相關(guān)企業(yè)從原材料到成品加工的整個生產(chǎn)過程中的每一個環(huán)節(jié)，提供高效的硬件和軟件質(zhì)量解決方案。