法因圖爾:在開拓創新中前行
文/張明倫·FM 記者
包向軍 博士
法因圖爾零部件事業部中國區總經理
精沖,即精密沖裁,與普通沖壓和沖裁的根本區別在于精沖引入了三向力。精沖加工的零件平整度及垂直度好,具備無撕裂的光亮切斷面,多數情況下零件切斷邊緣無需后序加工,而且零件一直在模具中被夾持,平整度也非常好。
瑞士法因圖爾集團(以下簡稱“法因圖爾”)最早實現了精沖技術的工業化,并在隨后的六十多年對精沖工藝進行了全面和深入的研發。作為精沖行業的領軍者,法因圖爾的精沖工藝涵蓋了零部件設計和試樣、工程設計、模具設計和零件量產各個環節。為了更全面地了解先進的精沖技術,《鍛造與沖壓》雜志記者一行走進了法因圖爾精密部件(太倉)有限公司(以下簡稱“太倉工廠”)和法因圖爾汽車部件(天津)有限公司(以下簡稱“天津工廠”),與法因圖爾零部件事業部中國區總經理包向軍博士就精沖技術進行了深入交流。
材料加工工程皇冠上的明珠
包向軍與法因圖爾的緣分起于其研究生學習階段,二十年前,包向軍先后就讀于上海交通大學和德國亞琛工業大學,兩所大學在材料加工工程領域造詣頗高,并且都與法因圖爾建立了精沖技術聯合研究室,研究室經常會舉辦一些學術講座和交流活動,包向軍是這些活動的常客。“精沖技術就像材料加工工程皇冠上的那顆明珠,彼時就留給了我難以磨滅的印象。”包向軍談求學期間對精沖技術的向往時說。
2008 年金融危機過后,法因圖爾重新調整了發展戰略,從之前的業務多元化重新回歸到核心業務。同時為滿足客戶對中國市場關鍵零部件國產化的需求,法因圖爾零部件生產業務正式進軍中國市場。2009 年年底,懷揣著將先進精沖技術引入國內理想的包向軍,成為法因圖爾零部件業務部門中國區的第一名員工,負責籌建法因圖爾的第一家中國工廠。
兩地發展,齊頭并進
太倉工廠于2010 年7 月成立,是法因圖爾在中國的全資子公司,成立初始至今總部對公司進行了大量的資金和技術支持,太倉工廠得以快速發展。天津工廠是太倉工廠的兄弟公司,同屬法因圖爾零部件業務部門。天津工廠2017 年從德國舒勒集團并購,該工廠采用集成度非常高的多工步冷成形技術,專注于汽車雙離合及自動變速器等冷成形產品的批量生產。
太倉工廠目前已建成投產精沖生產線9 條,涵蓋了從最傳統的160 噸機械式精沖機到880 噸液壓高速精沖機。為滿足在客戶端即刻組裝的需求,太倉配套了豐富的后道工序加工設備,包括帶磨、雙端面磨、拋光磨、振動研磨,鉚接,壓裝以及零件清洗和自動分選等工藝。
天津工廠配有全球最頂尖的1600 噸雙伺服壓力機及2000 噸直接伺服壓力機各兩臺,設備加工能力和技術含量在世界范圍內首屈一指。除冷成形工藝外,天津工廠也有多種后道工序加工工藝和與之配套的頂尖設備。目前已經投產的生產線包括激光焊接裝配線,動平衡調整,振動研磨及清洗工序,這些后續工藝配合冷成形工藝,滿足了客戶在精密動力總成領域的差異化需求。
立足傳統行業,布局新能源市場
法因圖爾開發的精沖和冷成形精密零件應用在眾多領域。以汽車為例,每一輛轎車上應用的精沖和冷成形零件多達200 個,法因圖爾的零部件生產公司及其精沖壓機客戶生產了90%以上的這類精密零件。
精沖車間
法因圖爾中國目前的產品應用領域集中在汽車的三大系統:座椅調節機構、動力總成系統和安全件。
太倉工廠目前和20 多家客戶保持良好的業務合作,生產的產品遠銷印度、美國和巴西等海外市場。天津工廠已經成為國內乃至世界范圍內設備技術水準和產能領先的汽車傳動系統齒轂類產品制造商,產品配套于眾多頂尖汽車制造商的傳動系統。天津工廠四條壓機生產線滿產后,具備年產超過一千五百萬只高精度冷成形部件的能力。
此外,法因圖爾在新能源產業積極布局,并在相關核心零件及工藝方面大力推陳出新,以順應席卷整個汽車產業的電動化大潮。
法因圖爾2018 年收購了德國的百年企業Stanz Und Laser Technik Jessen GmbH(以下簡稱“Jessen公司”),就此掀開了在新能源汽車產業布局的全新一頁。Jessen 公司擁有超過120 年的歷史,最近60年一直專注于高性能電機鐵心的生產制造,積極配合國際領先的汽車制造商的汽車電動化戰略,為這些廠商提供主驅動電機核心零件鐵心。同時,面對全球快速增長的燃料電池,法因圖爾也成功推出了高性能的新一代金屬雙極板,使得燃料電池金屬電堆的體積更小,功率密度更大,并具備了大規模生產的工藝基礎。
不斷突破技術極限
法因圖爾有著特殊的業務模式:既是精沖全套設備的供應商,也是精沖零件的生產者。為避免和大部分的壓機客戶產生業務方面的競爭,法因圖爾生產的零件難度都比較大,通常是S2 和S3 級別,這也使得法因圖爾不斷去突破精沖技術的極限。
法因圖爾對精沖技術的研發是全方位的。法因圖爾和全球材料加工工程學科頂尖的四所理工大學:瑞士蘇黎世聯邦理工學院、德國慕尼黑工業大學、德國亞琛工業大學和上海交通大學都建有精沖聯合研究室。這些聯合研究室與瑞士總部的研發中心在精沖的全工藝鏈,包括壓機、模具、工藝、材料、精沖輔材、設備維修保養等做了全面和深入的研究。
模具是精沖技術的核心之一。法因圖爾的精沖模具在業界和其生產的設備一樣處于全球領先的地位,集中反映在以下幾個方面:
⑴沖次和自動化程度非常高。配合法因圖爾的XFT 系列高速精沖機,某些精沖零部件的沖壓速度可達每分鐘上百次。模具是一模多穴的結構,而且配套可靠的自動出料系統。
⑵對其他工藝的集成度很高。法因圖爾模具把更多的沖壓工藝耦合進來,譬如拉深、彎曲、沖孔,沉孔、脹形以及成形等。
⑶零件的工藝完成度非常高。比如針對解決齒部塌角過大而開發的Shaving Tool(刮削),直接在模具中去除毛刺的In Tool Deburring,還有針對駐車棘爪局部加粗的專用模具。
冷成形技術是法因圖爾另外一種模具成形的尖端工藝,用來生產具有齒形輪廓的殼體零件。法因圖爾的冷成形技術使用三維傳送的多工步級進模,在大噸位伺服壓力機上(通常為1600 噸到2000 噸)完成板料成形的各種工序,包括落料、拉深和反拉深、折彎、沖孔等。以齒轂產品為例,其內外齒形通過模具內軸向滾輪滾壓成形完成,精度非常高;板料本身在擠壓和拉深過程會產生加工硬化,使齒轂結構強度再次加強,產品重量很輕,但是強度很高。更重要的是,冷成形工藝和精沖工藝的生產效率比傳統機加工工藝高出了很多。
太倉的精沖工廠和天津的冷成形工廠,每天都有超過十萬件精沖和冷成形齒形零件被生產出來,源源不斷地供應給法因圖爾全球各地的客戶。獨特的精沖和冷成形技術使法因圖爾成為復雜精密零件大規模經濟生產所需的供應商,也是世界范圍內唯一一家全套技術供應商。
因地制宜,培養人才
企業發展離不開優秀的員工,員工強則企業強。
法因圖爾進入中國以來,一直在不遺余力發展和建設人才梯隊。因為精沖工藝的特殊性和復雜性,所以公司把員工的培訓一直都放在一個非常重要的位置。“太倉工廠的第一批員工,壓機操作工、模具維修工和質量檢驗員都經過了長達半年的海外培訓。直到今天這批員工基本都在為公司服務,他們也成為了整個公司的骨干和中間力量。”包向軍向我們介紹公司的員工培養。
“另外,為了續力業務發展,我們也借鑒國外兄弟公司的成熟經驗,因地制宜導入了實習學徒制度,即Feintool Apprentice Program。首先從職業技術學校和學院遴選學生,在學生入學的早期階段就導入公司定制的特殊培訓計劃;學生畢業的時候,經過了非常全面的理論和實操培訓,入職后可以很快為公司所用。學徒實習生制度的導入有效地補充了公司未來車間技術崗位的需求。”
空調壓縮機用閥板
離合器鋼片
產品精密,質量可靠
“質量、精密和可靠”是法因圖爾中國的標簽。公司從成立之初就導入了法因圖爾集團的先進和成熟的產品質量管理體系,太倉工廠和天津工廠都通過了IATF 16949 質量體系的認證。公司在施行全員全面質量管理的同時,也在致力把“瑞士的技術,日本的精益和中國的速度”有機結合起來,持續改進生產工藝和流程,滿足客戶的需求。
“我和我的同事們,在質量管理方面有高度的共識。質量對于一個精沖企業的重要性越來越大。我們供應的產品通常都是汽車安全件,基本都應用在要求非常高的領域。產品質量的好壞在某種程度上直接決定了企業生死,同時產品質量的高低則決定了精沖企業核心競爭力的強弱和企業本身的興衰。優秀的產品質量必定來自于工廠內部穩健的過程質量,而穩定的過程質量一定是取決于每一個員工的工作質量。”包向軍談質量管理時說。
座椅傾斜調節器
座椅調角器零件
疫情沖擊下的精沖企業
受新冠疫情影響,全球制造業出現不同程度下滑。疫情沖擊下的精沖企業生存狀況如何?企業又該如何走出困境?讓我們聽聽包向軍是怎么說的。
變速箱離合器片
包向軍談道:“疫情對精沖企業的影響相比普通沖壓工廠來講其實要小得多。這在很大程度上是因為精沖本身還是一個相對小眾的市場;另外精沖企業的資本和技術門檻比較高,對市場而言相對難以替代。
“但是即便如此,短期的業務中斷還是對精沖廠家全年經營目標的達成產生了非常負面的影響。作為精沖企業的管理者,不僅應積極籌劃疫情過后中短期財務和業務應對措施,另外還須在戰略層面,借此反思在新的經營環境和競爭態勢下,如何練好企業內功。穩步推進企業中長期目標和業務布局的實現。
“同時,本次疫情也提示精沖企業,以往的一些辦公管理和溝通模式也可以做出一些調整。在云技術、大數據、虛擬現實等技術的支持下,辦公管理以及和客戶及供應商的聯絡溝通都可以線上化。線上維持正常運營,勢必要倒逼企業對內部的管理制度和流程重新梳理,以降本增效為目的,推動企業自身的新一輪變革。其次,新冠也讓我們重新審視生產體系的自動化和智能化水平。在這波疫情當中,生產線自動化高的企業不但有更強的抗沖擊能力,在成本方面也有更大的競爭優勢。
離合器齒轂
“我很欣慰的是,在新冠肺疫情爆發以后,天津工廠在全力保證員工安全健康的基礎上,積極調配各項供應物資,同時內部加強和調整組織管理,迅速調整和優化了生產與管理結構。在復產的第二個月以最短的時間實現了生產效率的大幅提高,完成了工廠歷史第二高的月度產出。”
順應趨勢,優化升級
歷經半個多世紀的發展創新,時至今日,精沖技術在精密零部件的生產方面已經無法替代。然而市場瞬息萬變,面對洶涌而來的汽車新四化(智能化、電動化、共享化和網聯化),很多精沖企業正在或即將面臨一些困局。
“一個非常現實的問題是,汽車零部件作為精沖企業最大的需求市場,因為電動化的發展產生了巨大變化。數據表明,純電動汽車和傳統動力汽車相比,零部件數量將縮減三分之一。因為動力驅動方式的轉變,之前發動機和傳動系統的大部分零部件都會被去除,而這些系統的精沖件占據相當大的比例,因為這類零件的消減,大量供應這些零件的精沖廠家將會遇到非常大的難題。”包向軍談汽車電動化給精沖企業帶來的影響。
“困難只是暫時的,我們要以動態和發展的眼光來看問題。精沖技術本身還在發展當中,產業調整在帶來挑戰的同時,也必將帶來新的機會。”
提到精沖技術的發展方向時,包向軍對我們說:“以我個人的體會,精沖工藝和精沖生產方面的發展趨勢主要體現在高速化、集成化和智能化方面:
⑴精沖生產高速化。我們有望在未來5 到10 年看到每分鐘超過200沖次的高速精沖。這需要對設備、模具、精沖材料等各個相關環節進行升級和根本性的改進。
⑵精沖和其他工藝的高度集成化。精沖工藝中可以耦合其他沖壓工藝,而其他工藝特別是多工步級進模成形中也可以集成精沖來完成產品的關鍵尺寸成形。
⑶精沖生產全流程的智能化。智能化的精沖廠是利用各種現代化的技術,實現工廠的辦公、管理及生產的自動化和柔性化。”
我們了解到,為了應對行業大的變局,法因圖爾在整個產品和技術服務方面已經做出一些積極的調整,從之前的精沖、冷成形拓展到了專門針對電動化大趨勢的電機鐵心的高速沖壓。從2020 年起,太倉工廠將導入集團的電機鐵心沖壓工藝,兩條全新的高速沖壓生產線將于年內完成安裝和調試,投產后,法因圖爾將更方便地為本地客戶提供高精度電機鐵心沖片。
另外,法因圖爾中國也在積極推進工廠智能化建設,天津工廠的智能化項目已經開始實施,并有望在年內完成。
精沖行業會越來越好
采訪最后,我們參觀了公司的精沖車間,車間物料擺放井然有序,工人生產有條不紊。車間不算大,工人不算多,但零件產量卻不小,這是法因圖爾實實在在的技術展現。
“合抱之木,生于毫末。九層之臺,起于累土。”沒有一個企業的成功是容易的,沒有一個行業的崛起是輕松的。法因圖爾經過六十多年的不懈奮斗,才得以笑傲精沖行業。今年,對多數企業而言都是極為艱難的一年,訂單銳減甚至停工停產,但總會有企業能夠穿越困境,逆流而上,歸根結底,打鐵還需自身硬,實力是企業生存的根本。疫情沖擊、產業調整不會使精沖行業就此消失,只會越來越好。
精沖,即精密沖裁,與普通沖壓和沖裁的根本區別在于精沖引入了三向力。精沖加工的零件平整度及垂直度好,具備無撕裂的光亮切斷面,多數情況下零件切斷邊緣無需后序加工,而且零件一直在模具中被夾持,平整度也非常好。瑞士法因圖爾集團(以下簡稱“法因圖爾”)最早實現了精沖技術的工業化,并在隨后的六十多年對精沖工藝進行了全面和深入的研發。作為精沖行業的領軍者,法因圖爾的精沖工藝涵蓋了零部件設計和試樣、工程設計、模具設計和零件量產各個環節。為了更全面地了解先進的精沖技術,《鍛造與沖壓》雜志記者一行走進了法因圖爾精密部件(太倉)有限公司(以下簡稱“太倉工廠”)和法因圖爾汽車部件(天津)有限公司(以下簡稱“天津工廠”),與法因圖爾零部件事業部中國區總經理包向軍博士就精沖技術進行了深入交流。