交通(tong)產(chan)生(sheng)的微粒(li)排(pai)放量很高，尤其(qi)是(shi)在城市(shi)。歐盟委員會認為，這(zhe)(zhe)種排(pai)放水(shui)平過高，因此(ci)要求通(tong)過引入(ru)歐7標準來大幅降低排(pai)放水(shui)平。微粒(li)排(pai)放主要是(shi)由輪胎和剎(cha)車(che)(che)磨損(sun)造成的。因此(ci)，解(jie)決排(pai)放問題的有(you)效方法是(shi)使用硬涂層剎(cha)車(che)(che)盤，這(zhe)(zhe)種剎(cha)車(che)(che)盤可減少高達90%的磨損(sun)。

       9月18日(ri)，在意(yi)大(da)利(li)都靈舉行的(de)Stellantis工廠助推(tui)日(ri)上，柯馬與Prima Additive展示了一(yi)系列(lie)機器人驅動(dong)快(kuai)速涂(tu)層工藝(yi)單元中的(de)第一(yi)個(ge)單元。通(tong)過在未加工的(de)剎車(che)盤上使用彈性鋼和復合(he)材料(liao)進行硬(ying)涂(tu)層，該(gai)解決方案(an)將使Stellantis能夠顯著提高剎車(che)盤的(de)耐用性，減(jian)少高達(da)80%的(de)排(pai)放(fang)污染(ran)，同時將周期時間保(bao)持在最低水(shui)平。這反過來又(you)將使汽車(che)制(zhi)造商(shang)完(wan)全符合(he)歐(ou)7標準的(de)要求，即到2026年底(di)，將剎車(che)盤的(de)顆粒排(pai)放(fang)減(jian)少27%。

Jannik R?ttger 最近從亞琛工業大學轉到埃馬克公司，擔任磨削技(ji)術(shu)負(fu)責人，這(zhe)位磨削專(zhuan)家同(tong)時也是(shi)斯(si)圖加(jia)特 - 費(fei)爾巴赫磨削會議的(de)負(fu)責人

       Prima Additive首席執行(xing)官Paolo Calefati解釋說(shuo)：“在Prima Additive，我們相信合作(zuo)與(yu)創新是塑造(zao)(zao)未來制造(zao)(zao)業(ye)的(de)(de)(de)驅動力。我們與(yu)柯馬(ma)的(de)(de)(de)合作(zuo)將兩家在各自領(ling)域擁有深厚專業(ye)知識的(de)(de)(de)公(gong)司聯合在一(yi)起(qi)，共同開發用(yong)(yong)于(yu)材(cai)料加工(gong)的(de)(de)(de)自動化和先進(jin)激光(guang)系(xi)統(tong)方(fang)(fang)面真正尖端的(de)(de)(de)工(gong)業(ye)解決方(fang)(fang)案。更重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)是，為剎(cha)(cha)車(che)盤涂層(ceng)應(ying)用(yong)(yong)開發的(de)(de)(de)激光(guang)系(xi)統(tong)是將激光(guang)增材(cai)制造(zao)(zao)/激光(guang)熔覆技術應(ying)用(yong)(yong)于(yu)汽(qi)車(che)大規模(mo)生產的(de)(de)(de)案例(li)之一(yi)。該解決方(fang)(fang)案不僅有助(zhu)于(yu)提高汽(qi)車(che)剎(cha)(cha)車(che)盤的(de)(de)(de)性(xing)能和耐用(yong)(yong)性(xing)，而且(qie)還通過減少機動車(che)對(dui)環境的(de)(de)(de)總(zong)體(ti)影響，在促(cu)進(jin)可(ke)持續(xu)發展(zhan)方(fang)(fang)面發揮了至關重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)。”

       柯(ke)馬(ma)首席執行官Pietro Gorlier補(bu)充說：“這(zhe)一機器(qi)人解(jie)決(jue)方案(an)是由兩家意大利公司主導的(de)(de)創新(xin)典(dian)范，它們開發(fa)了先進技術，以(yi)實現(xian)重要的(de)(de)可持續發(fa)展目標。柯(ke)馬(ma)和Prima Additive攜(xie)手(shou)合作(zuo)，實現(xian)了高(gao)速激(ji)光熔覆的(de)(de)安全自(zi)動化，有(you)助(zhu)于滿足歐洲(zhou)及其(qi)他地區(qu)日益增(zeng)長(chang)的(de)(de)對(dui)靈活(huo)的(de)(de)交鑰(yao)匙解(jie)決(jue)方案(an)的(de)(de)需(xu)求，這(zhe)將有(you)助(zhu)于減(jian)少顆粒排(pai)放污染，以(yi)響應最新(xin)法規的(de)(de)要求。我們相信(xin)這(zhe)種解(jie)決(jue)方案(an)具有(you)巨大的(de)(de)市場(chang)潛力。”

       聯合(he)開(kai)發的快(kuai)速(su)噴涂系(xi)統(tong)計(ji)劃于2024年底在法國的塞(sai)豐工廠部(bu)署，這將使Stellantis成為首批(pi)推出符合(he)歐7政策標準的剎車盤(pan)盤(pan)硬噴涂全自動生產(chan)線(xian)的汽車制造商之一。

       增加了磨削工藝的復雜性

       作為噴(pen)涂的(de)(de)后環(huan)節(jie)，磨削面臨著特殊挑戰(zhan)。2023年9月，Jannik R?ttger從亞琛(chen)工業大學（RWTH Aachen University）的(de)(de)研(yan)究崗位調到德國西南部(bu)(bu)的(de)(de)薩(sa)拉赫(he)，擔任埃(ai)馬克磨削技術部(bu)(bu)的(de)(de)新(xin)主(zhu)管(guan)：“簡單地說，硬涂層剎車盤在磨床(chuang)中的(de)(de)作用與在低排(pai)放汽車中的(de)(de)作用完全相同——在不損失(shi)材(cai)料的(de)(de)情況下產生強大的(de)(de)制動(dong)效(xiao)果，”R?ttger說，“然而(er)，我們需要在磨削過(guo)程中實現完全相反的(de)(de)效(xiao)果。我們的(de)(de)目標是在盡可能短的(de)(de)時(shi)間內去除(chu)材(cai)料，以(yi)獲得所需的(de)(de)幾何形狀和(he)表面特性(xing)。”

       正如這位磨削專家所解釋的那樣，硬質涂層由相對較軟的基體和作為硬質材料的碳化物組成。這兩種材料具有根本不同的加工特性。通常情況下，磨削工具是針對其中一種或另一種材料的特性進行優化的。新材料使得開發合適的砂輪盤成為一(yi)大挑戰。由于涉及到加工力，設計機床的靜態和動態特(te)性以及主(zhu)軸驅動變得非常(chang)復雜。

       此外，影(ying)響硬質(zhi)材料層(ceng)加工(gong)(gong)性能的(de)不僅是硬質(zhi)材料和基體的(de)體積(ji)成分，還有涂層(ceng)工(gong)(gong)藝。

       以激(ji)光沉積焊接為例，R?ttger列(lie)舉了(le)激(ji)光功(gong)率和相對(dui)速度等工藝參數。激(ji)光的熱能(neng)(neng)可能(neng)(neng)導致剎車(che)盤變形。在隨后的打(da)磨過程中必須考慮到這一點。因此(ci)，必須將未加(jia)工部(bu)件(jian)鑄造(zao)后的整個工藝鏈，即車(che)削(xue)、激(ji)光涂層和打(da)磨以及(ji)由此(ci)造(zao)成的車(che)輛(liang)功(gong)能(neng)(neng)特性，作為一個整體系統加(jia)以考慮和優化。

       整個加工鏈的制造解決方案

       埃馬克表示(shi)，它可為鑄造(zao)工(gong)(gong)藝(yi)后加工(gong)(gong)鏈中的(de)每(mei)個環節提供制(zhi)造(zao)解決方案。這使(shi)其能(neng)夠在自(zi)己(ji)的(de)車(che)床、激光機和磨床上(shang)評(ping)估不同制(zhi)造(zao)工(gong)(gong)藝(yi)之間(jian)的(de)具體相互作(zuo)用。據(ju)R?ttger介紹，設計師、生產工(gong)(gong)程師和材料科(ke)學(xue)家組成跨學(xue)科(ke)團隊，共同開展研發工(gong)(gong)作(zuo)，以了解設定參數和結果參數之間(jian)的(de)因果關(guan)系(xi)。亞琛工(gong)(gong)業大學(xue)的(de)科(ke)學(xue)家和新成立(li)的(de)HPL技術(shu)公司的(de)涂層系(xi)統開發人員等外部專家也參與其中。

       Supfina Grieshaber公(gong)司(si)研發(fa)主管Michael W?hrle也(ye)深信跨(kua)學科和跨(kua)公(gong)司(si)合作的(de)好處(chu)。該(gai)公(gong)司(si)早在2019年(nian)就開始開發(fa)磨削硬(ying)涂(tu)(tu)層剎車盤(pan)的(de)工藝。W?hrle 說(shuo)：“從一(yi)開始，我(wo)們就認為與開發(fa)伙伴密(mi)切合作是在規定(ding)時間內滿足歐7標準(zhun)的(de)唯一(yi)途徑。我(wo)們必須摸著(zhu)石(shi)頭過(guo)河，例如(ru)，看(kan)看(kan)粉末制造商能帶來什么，考(kao)慮不同(tong)的(de)噴涂(tu)(tu)工藝，最終決定(ding)哪(na)些(xie)是現實的(de)，哪(na)些(xie)是可以排(pai)除的(de)，因為對于大眾市(shi)場來說(shuo)，成(cheng)本(ben)太(tai)高了。”

       Supfina沒(mei)有(you)(you)排除任何技術，但(dan)主(zhu)要(yao)關注激光沉積焊接和冷噴涂工藝。起初，他們(men)幾乎每周都要(yao)與涂層專家會(hui)面(mian)。W?hrle說：“我們(men)看到(dao)了前所未有(you)(you)的(de)創(chuang)新(xin)速度。然而，政(zheng)府是(shi)否會(hui)做出改變(bian)以及改變(bian)的(de)內(nei)容是(shi)什么(me)，這(zhe)些(xie)始終存在的(de)不確(que)定性被認為是(shi)一種負擔(dan)。”不過(guo)，W?hrle認為，無(wu)論(lun)是(shi)對人(ren)類健康(kang)還是(shi)對環境而言，減少顆粒物污染都是(shi)絕對必(bi)要(yao)的(de)。他也承認“如果沒(mei)有(you)(you)新(xin)的(de)法規，我們(men)不會(hui)像(xiang)現在這(zhe)樣(yang)走得(de)這(zhe)么(me)遠”。

       經濟型加工的雙面磨削

       歐洲每年(nian)生產近1億個剎車(che)盤(pan)(pan)，其中約一半銷售給汽車(che)制造商(shang)，另一半則銷往零配件(jian)市(shi)場。專(zhuan)家(jia)認為，汽車(che)行(xing)業將(jiang)需要投資數十億美元來(lai)生產可(ke)減少微塵含(han)量且環保的剎車(che)盤(pan)(pan)。W?hrle說：“直(zhi)到最(zui)近，一些剎車(che)盤(pan)(pan)還非常便宜(yi)，甚(shen)至可(ke)以按噸出售。現在，昂貴的原材料和工藝已(yi)經(jing)加入其中，同時(shi)也(ye)帶來(lai)了開(kai)發(fa)適合大眾市(shi)場的產品(pin)的挑戰(zhan)。”據W?hrle稱，雙面(mian)(mian)磨削(xue)之(zhi)所(suo)以受到機床制造商(shang)的青(qing)睞(lai)，是因為它能保證同時(shi)加工兩個摩擦環表面(mian)(mian)、高產能和短周期。Supfina最(zui)近推出了新型機床Planet BD，目前(qian)已(yi)有許多知名客戶在使用。W?hrle指出，這是一款針對單一產品(pin)（即未(wei)來(lai)的剎車(che)盤(pan)(pan)）開(kai)發(fa)的磨床。

       這(zhe)種機(ji)床(chuang)還將(jiang)(jiang)用(yong)于加(jia)工電動(dong)汽(qi)車(che)的(de)(de)(de)(de)(de)剎(cha)車(che)盤。純電動(dong)汽(qi)車(che)的(de)(de)(de)(de)(de)制(zhi)動(dong)頻率要低得(de)(de)多，力度也要小得(de)(de)多，因為(wei)電動(dong)機(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)恢復通常可以(yi)提(ti)供(gong)足夠的(de)(de)(de)(de)(de)制(zhi)動(dong)力。不過(guo)，這(zhe)也帶(dai)來了“使用(yong)不足”的(de)(de)(de)(de)(de)制(zhi)動(dong)系統(tong)開始生銹的(de)(de)(de)(de)(de)風險，尤其是在潮濕的(de)(de)(de)(de)(de)天氣條件下(xia)。涂層剎(cha)車(che)盤也能(neng)幫助解決這(zhe)一(yi)問題。W?hrle確(que)(que)信，涂層可以(yi)適(shi)應制(zhi)動(dong)性(xing)能(neng)和(he)制(zhi)動(dong)循環次數(shu)方面略(lve)低的(de)(de)(de)(de)(de)要求。涂層中昂貴(gui)成分(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)量可以(yi)減少或替換，從而使系統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)成本效益更高，盡管性(xing)能(neng)略(lve)有降低。通過(guo)歐7壓力測試所(suo)獲得(de)(de)的(de)(de)(de)(de)(de)經驗將(jiang)(jiang)確(que)(que)保磨削專家為(wei)實現這(zhe)一(yi)目(mu)標做好充分(fen)準備。