为制造业产品创新提供一条快速通道
--解读快速原型制造技术生产力促进中心(天津)
特约记者 赵学义


    

    
(一)
    无论机械、电子、轻工,举凡制造业新品研发,从创意到定型,大都要经过图纸设计、开模、制样、验证几个环节。倘若样件功能不能满足预期的效果,便返回头来再重新设计、开模、制样、验证一番,乃至两番、三番……我国制造业企业新品研发的传统程序是如此,二十世纪九十年代以前美、日、英、德等发达国家制造业企业新品研发的传统程序也大抵如此。在漫长的新品研发过程中,大量的人力、财力集中地消耗在制样和验证环节上,开模制样成了制约企业产品创新速度的瓶颈。
    不需要提前准备任何模具、刀具和工装卡具,只要将新产品的三维CAD数据通过STL文件格式传递给快速成形(RP)系统,该系统就可以自动地将三维数字模型离散为二维的截面信息,然后便可准确地将任意复杂形状的样件快速制作出来。按照用户的不同要求,可以采用不同的成形工艺和材料,或是激光切纸成型,或是选区粉末烧结,或是光敏树脂固化等;但上述RP系统的基本工作原理都是一样的,那就是"分层制造、逐层叠加"。只消几天甚至几个小时,一个设计思想便转化成了可供设计验证、装配验证或功能验证的样件。验证设计思想的过程变得快捷通畅了,新品研发周期自然相应大为缩短;而缩短新品研发周期对企业的经济效益意味着什么?工程技术人员很清楚,企业决策者更清楚。
    于是一些人的眼睛为之一亮。
    就是为了让多一些、更多一些人的眼睛为之一亮,为了推动广大企业对快速成形(RP)技术的认知,为了让多一些、更多一些的企业将RP技术应用到产品创新中去,快速原型制造技术生产力促进中心(天津),(以下简称天津RP中心),已经不辞辛苦地工作了三个年头了。他们或是积极地将企业工程技术人员请到中心里来举办RP技术讲座,或是主动将RP技术介绍到企业中去, 为推广RP技术作了大量的技术宣传工作。

(二)
    技术应用效果是显著的:
    --某汽车变速箱生产厂家为优化新品结构,委托天津RP中心制作样件。样件经验证后修改、修改后再验证,厂家相继设计了三个方案,从设计到定型,历时30天;如果采用传统的开模制样工艺,该产品研发周期则要长达3个月。
    --某汽车制造公司为尽快适应城市环保对产品排放的要求,在研发新型电喷发动机期间,同时提供了2种进气歧管设计方案委托天津RP中心制作样件;然后将不同的进气歧管样件装在发动机上进行功能对比验证,从中确定了最佳方案。结果不但产品研发周期由3个月缩短为1个月;与传统工艺相比,开模制样费用也由原来的近40万元降低到2万元左右。
    --1999年,在第五版人民币已经印刷完毕的情况下,为了抢在新币正式发行之前推出相应的防伪验钞机,某验钞机生产企业与天津RP中心合作,从概念设计、三维CAD造型、快速原型制造、样件结构验证、设计方案修改直至新型验钞机定型,只用了12天时间,并通过了权威机构的认证。从而使该企业在激烈的竞争中抢先一步赢得了市场。
    之所以能够以最快的速度、最低的成本,为企业提供最佳的服务,在于技术实力。三年来,天津RP中心相继投入资金800余万元,引进了具有国际先进水平的LOM、SLS和SLA激光快速成形系统,激光快速扫描仪和大型三坐标测量仪、以及真空注型和低压注型快速制模设备等配套技术手段,使RP技术向上游与CAD设计技术结合起来,向下游与基于RP技术的快速模具制造技术结合起来,形成了一套比较完善的现代设计开发体系,不仅可以高速度、低成本地为企业产品创新提供用于验证的塑料或木型样件,而且可以承担单件或小批量高强度金属产品样件的快速研制任务。正是凭借雄厚的技术实力,天津RP中心承接企业的RP服务订单逐年翻番,三年来已累计为企业制作新品样件近2000件,支持企业新品研发100多项。RP技术在企业中的推广应用为应用企业带来了显著的经济效益。仅以1999年为例,在对应用RP技术的六个企业所做的调查统计结果如下:与传统模具制造工艺相比,新产品研制周期平均缩短约1.8个月;研制成本平均下降10.2万元。到目前为止,天津RP中心已经与百余家企业建立了密切的合作关系,其中有中小企业,也有天汽、二汽这样的大型企业,还有像摩托罗拉、惠普这样的跨国公司。
    而用户信赖天津RP中心,不只是看好他们的技术实力,也看好他们的服务态度。
    2002年 月,某电子器件生产企业委托天津RP中心制样。用户中午将新品三维CAD数据传给他们,转天中午就要拿到样件。接下活儿来,他们急用户所急,立即上机,连夜加班制作,如期将样件交到用户手里;而按常理,制作这么一个样件,他们一般需要三个工作日。
    按成规,只要按照用户提供的产品设计方案制成样件,RP中心的任务就算完结了。至于设计方案存在问题,他们可以不管;但只要能帮用户一把他们就帮用户一把。2002年 月,某机电设备制造企业承接了为日本客商生产一种烤鞋器的订单,委托天津RP中心制样。样品制成后,他们根据工作经验发现产品设计在结构方面不相匹配,于是主动向用户提出修改建议,用户当即修改,从而保证了后续量产模具的一次开模成功。
(三)
    谈到制造业企业应用RP技术的状况,中心主任崔国起说:"作为科技部批准组建、天津大学主办的国家级快速原型制造技术生产力促进中心,我们的主要任务是面向制造业企业提供快速原型制造技术服务。目前我国制造业企业产品创新能力大多较为薄弱,RP技术在国内尚处于逐渐推广阶段。随着世界经济一体化进程的加快和科技水平的不断提高,产品生命周期越来越短,更新换代速度越来越快,市场竞争也越来越多地趋向于企业产品创新能力的竞争。在这种态势下,制造业企业要求得生存和发展,势必要加大新品开发的投入力度,积极提高新产品开发能力和开发速度,在产品创新中应用RP技术的企业也必将随之多起来。"
    谈到建设快速原型制造技术生产力促进中心的必要性,他说:"快速原型制造技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成的,而且需要三维CAD建模、逆向工程技术、快速模具制造等配套技术以及一支高层次、多学科的技术队伍来支持。人才问题且不说,单是采购RP系统,中小企业就无力投入;大中型企业有这个力量,但如果设备使用频率不高,也会造成能力浪费。例如,摩托罗拉公司已经在我国设立了研发中心进行本地化开发,但却没有购置自己的RP系统,而是由天津RP中心提供服务支持。国家通过组建面向制造业企业服务的快速原型制造技术生产力促进中心来实现社会化协作和资源共享,是完全必要的。这样不仅能够充分发挥RP服务中心的资源和技术优势,于企业而言,利用RP服务中心来缩短新品研发周期,在经济上也是很划算的。"


 
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