传统冲压工艺在制造精密部件时面临占地面积大、设备与模具成本高昂的痛点。德国弗劳恩霍夫机床与成形技术研究所(IWU)的马丁·瓦格纳博士正通过smartROLL项目挑战这一现状。该项目旨在证明,利用中空压印滚压技术,未来可为数据中心热交换器、电子冷却板及汽车连接器等复杂精密部件提供替代方案,且在不牺牲质量的前提下,成本有望降低70%。
该技术的核心逻辑在于将冲压模具的大面积接触面替换为滚轮的线接触面。这种改变大幅降低了成形所需的力,使得滚压模具成本仅为传统模具的40%至50%,且可集成于更紧凑、更经济的设备中。然而,这一优势的前提是成形结果必须严格符合质量标准。
smartROLL项目的核心目标是开发一套集成的机器与过程监控系统。该系统能够实时采集、分析并评估滚压过程中的所有关键参数,实现“近模具”的在线监测。通过整合机械、工艺技术与控制工程领域的数据,项目团队利用数据融合技术,将机载应变传感器、滚具集成传感器(如角度、加速度、力传感器)以及现有扭矩数据等多源异构数据进行系统性关联。
为确保数据准确性,项目将中空压印滚压的运作机制转化为数学模型,并基于机器学习算法(如支持向量机)构建诊断系统。这些模型与控制逻辑被集成到试点工厂的控制系统中,实时运行。这不仅生成了提供多层级信息的数字孪生体,还实现了自适应控制:系统能根据检测到的工艺、设备或质量参数波动,自动调整控制变量,形成闭环优化。
在应用测试方面,该项目已聚焦于氢能源系统的核心部件——双极板。在Reference-factory.H2(氢能参考工厂)中,弗劳恩霍夫IWU与合作伙伴已成功验证了双极板中空压印滚压技术的大规模生产可行性。当前阶段旨在进一步提升工艺与产品质量,为该技术拓展至更多零部件奠定基础。该项目由萨克森州议会批准的税收资金共同资助,合作伙伴包括Profiroll Technologies、AUTEZ及TIQ Solutions等德国本土企业。
对于中国制造业而言,德国在精密成形领域的“降本增效”探索极具参考价值,特别是在氢能双极板等战略新兴产业中,这种结合数字孪生与自适应控制的柔性制造模式,或许能为国内企业突破高端制造瓶颈提供新的技术路径。
