今天看到关于德马吉对于未来机械加工制造的预测与规划,想说点东西。
首先一条要说的是,集约化、柔性化、智能化加工岛是未来金属加工的趋势这一点没错,复合加工越来越复杂,车铣一体化,车磨一体化,铣磨一体化都是能极大提高加工效率和产品一致性的,但是由此产生的机床设计制造成本可是要比传统结构高很多的,例如直线轴用直线电机代替丝杠+伺服电机对于制造端更加友好,效率更高,装配难度大幅度降低,但是同时带来的直线电机控制难度远比伺服电机复杂,而且对于重型车削、铣削的切削力控制目前还无法应用,所以无法做到全域替代,此外静压导轨系统、动压液态轴承、调速电主轴等等看似能够大幅度降低制造成本低和加工精度的技术,背后的开发成本是极高的,远高于目前的成熟技术,同时对于维护人员的能力也有更高的要求。此外,电液伺服、电控、电驱动等等越来越多的电气组件加入机床,使未来存在更大的软件定义机床的可能性,因此更加需要一批精通金属加工工艺、材料、编程、PLC、工业网络和工业安全的全才,而这样的人才放眼全世界,目前也是凤毛麟角,而能够培养这方面人才的机构,目前不存在,所有人都是边干边学边研究的。
第二说说增材+减材复合制造。早些年没有深入机床和金属加工行业的时候,我对这种技术是极为推崇的,但是入行摸爬滚打5年之后,这一看法有了很大的改变,现在我认为这种复合制造的应用工况目前来说极为有限,甚至可以说可有可无。目前上过机的复合增材技术,我见过的主要是两大流派:金属电弧增材,粉末激光增材,后者更多一些。但是无论哪条技术路线,都是一个基本原理:热增材,金属电弧加热或者激光加热都是在极短时间内加热金属熔融,本质上说都是堆焊。一提到堆焊,有点加工经验和材料经验的都知道我要说什么:热处理。焊缝热处理从古至今都是难题,更何况整个件都是堆焊出来的,金属晶格杂散不可控,而且由于瞬间加热成型,导致很难形成大晶格结构,看似是好事,但成型层间的晶格渗透分层问题至今为止没有什么好的解决方法,就好比一本书,看似一个整体,实则还是一页一页粘起来的,更要命的是每层之间的粘接强度还不确定,所以这一刀下去会切出什么谁也不知道。所以,无论哪种增材方案都使得加工出来的零件不可能有太高的力学期待,也就是没法用在关键位置,关键零件的制造仍然还得依赖传统的铸、锻、轧等等手段成型的,具有更高材料一致性、统一晶格材料性能的毛坯上进行减材加工,才能保证力学性能。说句题外话,增材加工不是近些年才有的,20年前就有一种大批量制造小负荷齿轮的增材加工方法:粉末冶金,现在也仍然是大批量制造低负荷零件的最优方法。
所以总结一下,集约化复合加工、增材+减材复合加工这条路没错,自动化加工岛向智能化复合单台加工设备进化方向也没错,但是现阶段5到10年内,甚至在更长的时间范围内,彻底取代传统加工设备是不可能的,甚至无法做到小范围替代,一方面是研发成本制约,一方面是应用范围制约,只有等到真正有人彻底解决复合增材技术的材料学缺陷,能够随心所欲的塑造增材金属的标号、力学特性、晶格结构,才有可能实现全面替代,至少还得20年。
至于我对未来的期待,那当然是一台设备能够一次性制造多种材料复合的成品,现在是一张图打印3D手办,未来是一张图打印能说会动的3D娃娃。
发布于 山东
