輕量化車身工藝的重大突破，60JPH生產節拍輕松可達！

 輕量化是汽車行業節能減排的重要途徑之一，因而也是近些年汽車行業的研究熱點，相應地，高強鋼、鋁合金、鎂合金等金屬材料，工程塑料、復合材料等非金屬材料，在材料本身和應用開發方面都取得了快速的發展，特別是迅速興起的碳纖維增強復合材料，憑借優異的性能表現，開始在汽車輕量化的進程中大顯身手。綜合考慮性能、成本及輕量化效果，采用多種材料的混合材料解決方案，將是未來汽車輕量化的方向。把最合適的材料用在最合適的地方，是這一理念的核心。

復合材料開始在汽車輕量化的進程中大顯身手

隨之而來的問題是，混合材料的結構帶來了連接技術的難題。以往，業界對金屬材料的連接已經游刃有余，比如對于鋼材之間的連接、鋼—鋁之間的連接，焊接、鉚接、膠接、機械連接等工藝的應用都已經非常成熟。然而，當復合材料等非金屬材料加入之后，這些工藝大多就無法滿足要求了，只有膠接是相對可靠的連接方式，但由于膠的固化需要較長時間，使得大批量生產線在車身車間卡住了脖子，汽車生產的整個節拍都會受到影響。

輕量化車身的連接，對強度、剛度、耐久性、可靠性、耐腐蝕性、工藝性和經濟性等都有著非常高的綜合要求，所以，汽車輕量化連接工藝只有不斷地創新，才能滿足新時代的要求。 

 JEC WORLD展會上最值得關注的創新

近期在法國巴黎舉行的JEC WORLD，是目前全球規模最大的復合材料展，在這個展會上，記者不僅看到了復合材料在汽車零部件產品中的大量創新應用，還看到了很多先進的制造工藝技術和設備，其中最讓人眼前一亮的是一項非常具有突破性的輕量化車身工藝——變頻微波固化技術。

針對采用了碳纖維增強復合材料等非金屬材料的混合材料輕量化車身（包括非金屬+非金屬、非金屬+金屬），這種變頻微波固化技術可使膠接點3～20 s就能夠迅速固化，整條生產線的節拍因此可以提高到60JPH以上，足以顛覆當前碳纖維車身制造的效率和成本！

這項變頻微波固化技術的專利屬于EXPERT，一家位于英國的自動化公司。在JEC WORLD展會現場，EXPERT公司總裁Angelo Luciano先生高興地向記者介紹說：“EXPERT成立于1972年，是英國老牌的自動化公司。我們80%以上的業務是為汽車行業提供服務，包括車身制造、總裝和動力總成制造的系統解決方案，并且在大量合作項目中積累了非常豐富的專業經驗?！闭强粗辛似湓趯I領域的卓越表現，2018年，EXPERT被賽赫智能設備（上海）股份有限公司（以下簡稱為“賽赫”）收購，開始了嶄新的全球化發展之路。

EXPERT公司總裁Angelo Luciano先生

目前，迎合汽車行業的發展趨勢，EXPERT更加專注于輕量化車身制造的相關工程解決方案。此次EXPERT最新推出的用于輕量化車身的變頻微波固化技術，正是這一領域的重大創新，能夠在輕量化車身制造中極大地提高生產節拍，大幅降低生產成本！ 

EXPERT英國總部

快速固化，生產節拍可達60JPH以上

實際上，變頻微波固化技術的前期研發用了24年，在此之前已廣泛用于半導體領域，現在開始逐步用于汽車行業的輕量化車身制造。

采用變頻微波固化技術，一個膠接點的固化時間通常僅為3～20 s，具體取決于被連接的工件的大小、兩種材料的種類和厚度、固化膠的類型、連接點的數量、機器人的數量以及工藝技術要求等，但最長不會超過1 min，這意味著車身車間的生產節拍可以輕松達到60JPH以上，完全滿足大批量生產線的要求！相比之下，如果采用傳統技術，不同技術手段的固化時間則需6～90 min，且最通用的技術也需要20 min以上，節拍根本無法滿足大批量生產需求，同時也會把整個工件烤的特別熱，工件表面可能產生變形，工人的手也無法直接接觸工件。

該工藝的實施過程中，通常是選一些關鍵的膠接點進行快速固化，確保車身主要結構位置不變，可以繼續進行后續工藝，而其他膠接點則自然固化。這樣一來，整個產線的效率會進一步提升。

之所以采用變頻微波，是因為膠水里有很多不同成分的化學物質，固定頻率的微波只能對某一種物質帶來加熱作用，而變頻微波則可以讓這些物質都熱起來，從而快速固化。

變頻微波和固定頻率微波對膠水固化的不同結果

作為核心的變頻微波控制器及其控制算法均由EXPERT開發，可以精確控制針對不同膠水成分的微波頻率和波形，對不同的膠水提供最佳的快速固化方案。

這種工藝只在很小的點上對膠接點進行加熱，而且其前端的設計會讓微波的方向精準受控，只加熱需要加熱的地方，而其他周邊區域則絲毫不受影響。此外，微波的方向性很強，對外輻射很小，因而也不會影響人員健康和其他設備的工作。

“變頻微波固化技術的所有技術開發、應用開發、產品設計及工藝實施等，都由EXPERT實現。目前，我們是汽車行業唯一一家擁有這項技術的公司?！盇ngelo Luciano先生自豪地說，“特別值得一提的是，基于突出的工藝性，這項專利技術剛剛被捷豹路虎確認為最新的‘下一代車身技術’，因此也非常值得在全行業推廣應用?！?br/>

“在由APC基金支持的TUCANA項目中，我們已經充分驗證了這項技術在輕量化車身的大批量生產中的可行性?！盇ngelo Luciano先生介紹到。他提到的TUCANA項目由捷豹路虎主導，麥格納外飾件等多家零部件供應商、東麗等材料供應商、EXPERT等設備供應商和華威大學共同參與，目的是為電動汽車開發具有前瞻性的全新碳纖維車身技術，擴大碳纖維在汽車中的應用，幫助電動汽車行業更好地實現輕量化，提高車輛整體性能和消費者的駕駛體驗。

突破行業瓶頸，降低復合材料成本

如業內所知，以碳纖維增強復合材料為典型代表的復合材料具有比強度高、質量輕、比模量高、抗疲勞性能好以及減振性能好等諸多優點，已被應用于車身、燈殼罩、前后護板、保險杠、板彈簧、座椅架及驅動軸等零部件中，只是由于成本昂貴，限制了其大規模廣泛應用。

Angelo Luciano先生認為：“目前來看，碳纖維與其他材料的混合，是目前乃至未來汽車輕量化的最佳材料解決方案，因為碳纖維的強度非常高，重量非常輕，各方面性能優異，是一種非常好的輕量化車身材料?！?/p>

但問題是，目前幾乎所有主機廠在碳纖維車身制造中遇到的最大瓶頸就是生產節拍的問題，大家都沒有很好的辦法把節拍提高到60JPH，所以如果想要在原來的整體工藝流程之下獲得更快的節拍，就要在車身車間建設更多的平行運行的產線，需要非常巨額的投資。同時，生產規模上不去，成本也就根本無法降低。這其實也是導致碳纖維車身造價非常昂貴的重要原因之一。

“我們的目標就是想辦法讓碳纖維車身的生產節拍達到60JPH，通過規?；沟锰祭w維車身的生產成本可以降低到與傳統金屬車身一樣的水平，這樣，采用碳纖維車身的汽車造價和售價都會大幅降下來，碳纖維材料也會更大范圍地應用于汽車行業，有力地推動汽車輕量化的發展和節能減排的實現，造福于人類。從這個角度來看，針對輕量化車身制造的變頻微波固化技術是一項可以顛覆整個碳纖維行業及汽車行業的創新！”Angelo Luciano先生說道。

根據美國汽車研究中心(CAR，Center for Automotive Research)的一項研究報告，到2030年，輕量化材料在車身總量中的占比將從目前的5%迅速增長到30%以上，相應地，連接工藝技術也將發生重要的轉變，點焊將被其他多種工藝所替代，膠接（如下圖中Adhesive）和鉚接（如下圖中SPR）將呈現上升趨勢，而且膠接工藝的上升更為明顯。 

2030年車身連接工藝的發展趨勢

種種轉變的驅動力，都源自電動汽車對輕量化的需求。全球電動汽車市場蓬勃發展，這是整個行業的趨勢。中國電動汽車受政策影響，發展的更快，每年的銷售總量占全球的一半左右，年增長率高達百分之八九十。

對此，賽赫智能設備（上海）股份有限公司董事長李澤晨先生表示：“收購EXPERT之后，基于全球電動汽車市場特別是中國電動汽車市場的需求，我們確定了輕量化車身工藝的研究方向，并希望最新推出的變頻微波固化技術成果能夠在中國市場率先落地，而通過近期我們與中國一些主機廠的對接，我們對此更加充滿信心！”Angelo Luciano先生也滿懷期待地談到：“中國的主機廠受傳統束縛比歐洲小，接受新技術的速度更快，因此，從我們的角度講，在中國的商業機會更多，這項技術在中國實現量產的速度會更快。

賽赫智能設備（上海）股份有限公司董事長李澤晨先生

李澤晨先生還透漏：“JEC WORLD復合材料展之后，接下來的4月份開始，我們就會在中國的幾家主機廠陸續進行技術路演，希望能夠加速推進這項技術在中國市場的產業化應用，幫助更多的汽車廠商更好地實現輕量化車身的高效生產?！?br/>

對于這項技術今后的發展，Angelo Luciano先生表示：“我們會做更多的測試和試驗，以進一步比較不同的膠水固化過程，讓每一個膠接點的固化速度更快，進一步提高生產節拍，同時減少機器人和固化槍的使用數量，使生產成本進一步降低。具體控制算法上，我們也會持續優化，使其更加精準和智能。此外，我們還會想辦法讓整套系統的體積和占地面積都更小一些，進一步降低設備的成本和整個系統成本，使其更有市場競爭力?！薄?br/>

深厚積累成就車身專家和所有客戶

輕量化車身的制造專長充分展現了EXPERT的技術優勢，特別是車身SE（同步工程）和包括焊接、鉚接和膠接在內的多種車身連接工藝。

實際上，EXPERT最早進入輕量化車身工藝領域是由于運動跑車廠商提出的需求，包括阿斯頓馬丁、邁凱倫、捷豹路虎和蓮花路特斯等，最開始是小批量生產，之后是中等規模生產，再后來，行業發生了巨大的變化，輕量化成為普遍需求，EXPERT也隨之開始提供適合大批量生產的輕量化車身生產線。值得一提的是，歐洲目前已有的幾條碳纖維增強復合材料車身生產線和粘接車身線，大多由EXPERT提供。

EXPERT提供輕量化零部件的工藝設計及制造分析驗證

“20多年來，我們始終與客戶一起，針對輕量化車身，創新開發了很多全新的工藝并投入應用，以滿足他們的生產要求，特別是大批量生產的需求。對于各種輕量化車身材料的性能（包括碳纖維增強復合材料的性能）、焊接技術和鉚接技術、各種膠水的材料性能和膠接工藝等，EXPERT都有著非常深入的了解。我們進行了多種試驗，建立了獨立數據庫，將2000多種不同材料連接的數據及相關報告匯總為知識庫，為今后所有的輕量化車身項目提供有力支持。我們與很多知名的主機廠合作，成功實施了很多量產項目，在這個過程中積累了非常豐富的工程經驗，這是我們相比同行從業者的最大領先優勢?！盇ngelo Luciano先生自信地說道。

了解了EXPERT的專長之后，我更愿意把他看作是一個輕量化車身制造的“EXPERT（專家）”。那些正在捷豹路虎、阿斯頓馬丁、邁凱倫、蓮花路特斯的車身車間里高效運行的生產線，正默默書寫著這位專家的傳奇故事，而作為強大后盾的賽赫，將會讓這位專家在更廣闊的世界里創造更多精彩……