【第十屆全球汽車產(chǎn)業(yè)峰會(huì)】通快（中國(guó)）紀(jì)江華：汽車制造中的智能激光解決方案

4月26日，2018第十屆全球汽車產(chǎn)業(yè)峰會(huì)在北京舉辦，本次論壇以“創(chuàng)新技術(shù)引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)未來(lái)”為主題，會(huì)議期間，通快（中國(guó)）投資有限公司激光技術(shù)部行業(yè)與產(chǎn)品總監(jiān)紀(jì)江華發(fā)表了精彩演講，演講內(nèi)容如下：

謝謝大家，非常榮幸前面的姚老師和王總介紹的非常多激光在汽車上的應(yīng)用，以及激光的技術(shù)，這邊我就可以省很多的力氣了。所以，剛才在下面對(duì)我之前做的演講稿做了一些調(diào)整。

首先介紹一下我們公司，通快是一家德國(guó)家族企業(yè)，來(lái)自于德國(guó)斯圖加特，跟博士、戴姆勒，包括保時(shí)捷等公司都在一個(gè)地區(qū)，所以我們?cè)谄�車制造這邊應(yīng)用非常廣，跟大家的合作非常緊密。

這邊可以看到通快的介紹，就是一個(gè)家族企業(yè)。主要的業(yè)務(wù)有機(jī)械裝備，就是鈑金加工的機(jī)械裝備和激光這兩大塊。當(dāng)然現(xiàn)在我們有很多的創(chuàng)新技術(shù)，比如剛才王總介紹過(guò)3D打印，通快也有這樣技術(shù)的發(fā)展。

剛才說(shuō)有機(jī)床、激光兩大業(yè)務(wù)，具體到激光業(yè)務(wù)這邊，工業(yè)應(yīng)用或者材料加工的各種激光應(yīng)用，我們都有涉及到，都有相應(yīng)的非常合適的產(chǎn)品。可以看到激光切割焊接、釬焊以及微加工、3D打印。

最近很火熱的中興芯片事件就提到半導(dǎo)體制造，用于芯片的制造有一個(gè)光刻技術(shù)，不知道大家最近有沒(méi)有關(guān)注。通快為光刻提供的光源，可以做到最新的7納米制程，而且只有通快能夠提供這個(gè)光源。我們是ASML唯一供應(yīng)商，他們也是我們唯一客戶。除此之外，我們也提供一些科研用的激光器。

針對(duì)汽車行業(yè)的話，主要用的都是大功率光源。所以有不同的光源，可以針對(duì)不同的應(yīng)用。包括用于厚板切割焊接的二氧化碳激光器，TruDisk碟片激光器可用遠(yuǎn)程焊接、釬焊等等，半導(dǎo)體激光器用于釬焊或者是一些淺的熔焊，還有一些用于汽車電子里面連接片焊接的脈沖激光器，超快激光用于電子行業(yè)顯示面板的加工，以及還有激光打標(biāo)機(jī)可以進(jìn)行可追溯的激光打標(biāo)。

我們會(huì)根據(jù)客戶的應(yīng)用去選擇 一款最合適的產(chǎn)品，因?yàn)樵蹅儧](méi)有一款通用型或者萬(wàn)能的東西。我們需要根據(jù)應(yīng)用來(lái)選擇最合適的激光器，以及整個(gè)激光系統(tǒng)。

這個(gè)就是剛才說(shuō)的光刻的激光器，是用了4臺(tái)2萬(wàn)瓦的二氧化氮激光器，把它合速成一個(gè)超高功率的二氧化碳激光，再打靶打到錫滴上產(chǎn)生等離子光源，大概是13.5納米波長(zhǎng)的光，然后實(shí)現(xiàn)光刻，可以實(shí)現(xiàn)7納米制程。

這是3D打印，3D打印我們只做金屬。金屬3D打印有兩種技術(shù)，一種是激光熔覆（LMD），另外一種是激光金屬選區(qū)熔化（LMF），這兩種技術(shù)我們都有相應(yīng)的產(chǎn)品和技術(shù)，我們也是全球唯一一家能夠提供這兩種金屬3D打印技術(shù)的廠家。

剛才看到我們的產(chǎn)品都是非常高科技的，所以肯定要跟上時(shí)代的步伐。其實(shí)我們不只是跟上時(shí)代的步伐，還在引領(lǐng)時(shí)代的潮流。我們?cè)诘聡?guó)斯圖加特跟德國(guó)的博士、奔馳、西門子這幾家企業(yè)，都是德國(guó)工業(yè)4.0發(fā)起者。所以，在整個(gè)工業(yè)4.0首先要求企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，包括企業(yè)內(nèi)部的數(shù)字化和對(duì)外的數(shù)字化，包括產(chǎn)品的素質(zhì)化，后面會(huì)詳細(xì)介紹我們?cè)趺磳?shí)現(xiàn)數(shù)字化。

最后提一點(diǎn)在中國(guó)這塊，今年正好是通快在中國(guó)的18周年，我們說(shuō)是成人禮，進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的時(shí)間也非常長(zhǎng)。我們的總部在江蘇太倉(cāng)，離上海虹橋機(jī)場(chǎng)40分鐘的車程。那邊有我們機(jī)床床的組裝廠。激光部門所有的產(chǎn)品都在國(guó)外研發(fā)生產(chǎn)制造，然后整機(jī)進(jìn)口。但是在中國(guó)我們有一個(gè)激光應(yīng)用中心，有各種各樣的激光加工設(shè)備，提供各種各樣的激光加工測(cè)試驗(yàn)證，包括工藝的開(kāi)發(fā)。

我們的激光應(yīng)用中心的實(shí)力在通快內(nèi)部排第二，除了德國(guó)總部之外，我們是全球最強(qiáng)的一個(gè)激光應(yīng)用中心。所以，大家有任何激光應(yīng)用的需求，自己又沒(méi)有工藝開(kāi)發(fā)設(shè)備沒(méi)有關(guān)系，可以一起合作。

接下來(lái)進(jìn)入具體應(yīng)用，首先激光本身就是一種智能制造的工具，是非常靈活的一套制造工具。我這邊有一個(gè)樣件，這一個(gè)樣件擁有7種激光加工工藝。當(dāng)然這不是一個(gè)實(shí)際的產(chǎn)品，但是它展示了所有的激光技術(shù)，包括3D打印，比如說(shuō)最左端這個(gè)零件，3D打印制造成一個(gè)非常復(fù)雜的零部件結(jié)構(gòu)，再把它焊接到軸上，軸上有激光熔覆3D打印的方式做成螺旋狀的一圈。這個(gè)軸還經(jīng)過(guò)激光淬火進(jìn)行表面硬化，還有通過(guò)激光結(jié)構(gòu)化來(lái)實(shí)現(xiàn)金屬塑造的連接，以及激光打標(biāo)，激光清洗等應(yīng)用。所以激光本身就是一個(gè)非常靈活、非常智能的一個(gè)工具。就算咱們不把它做成智能化，它本身已經(jīng)非常智能了。

但是設(shè)備也要變得更加智能。通快不提供最終非標(biāo)解決方案，但是我們是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解決方案的公司。我們提供給客戶提供從光源到光纖，到加工鏡頭，以及最后的工藝，和工藝的智能監(jiān)控，包括一些智能監(jiān)控傳感器等等這一整套的解決方案。當(dāng)然需要做一整套的設(shè)備，我們需要一個(gè)非標(biāo)的設(shè)備供應(yīng)商來(lái)做一個(gè)系統(tǒng)集成，一個(gè)大的框架，就像汽車?yán)锩娴陌l(fā)動(dòng)機(jī)到變速箱，到輪子都做好了，外面再加上一個(gè)殼子就可以造成一輛車了。

首先，最核心的部分就是激光器，就像車?yán)锩娴陌l(fā)動(dòng)機(jī)。激光器用得最廣泛的一個(gè)產(chǎn)品是碟片的固體激光器，目前在中國(guó)或者是全球的汽車行業(yè)最為流行，市場(chǎng)占有率最高，適用范圍最廣。這個(gè)產(chǎn)品也已經(jīng)推出了有十幾年，一直在不斷的更新?lián)Q代、不斷的進(jìn)步。

最新一代的底片固定激光器應(yīng)該是去年推出來(lái)的，那么這里面最主要就是更加智能化。怎么智能化呢？首先我們內(nèi)部的傳感器，應(yīng)該有超過(guò)30個(gè)傳感器，監(jiān)控整個(gè)激光內(nèi)部的系統(tǒng)里面所有的數(shù)據(jù)、信息。其實(shí)這個(gè)已經(jīng)很早就做到了，去年更新是什么？我們有一個(gè)精準(zhǔn)的時(shí)間協(xié)議。因?yàn)橐郧皞鞲衅�，我們把每一個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)單獨(dú)進(jìn)行一個(gè)監(jiān)控、分析、判斷。但是現(xiàn)在把所有的傳感器信息進(jìn)行綜合起來(lái)，對(duì)應(yīng)起來(lái)進(jìn)行一個(gè)綜合的判斷分析。

就像咱們中醫(yī)看病，不可能只是頭疼醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳。應(yīng)該綜合看，判斷是什么樣的狀態(tài)。所以，所有的信號(hào)需要進(jìn)行一個(gè)同步。你必須在同一時(shí)間點(diǎn)上整合信號(hào)，才能夠進(jìn)行對(duì)應(yīng)的關(guān)系分析。

另外就是智能的加工頭，我們最新一代的IPFO，其實(shí)PFO也是用得非常多的，比如激光的飛行焊接，奔馳用的最多。最新一代的，我們叫IPFO。這個(gè)智能的加工頭，它智能化在哪里？它跟機(jī)器人的配合，包括整個(gè)工件系統(tǒng)的配合，可以實(shí)現(xiàn)智能化的編成，包括運(yùn)行。它會(huì)實(shí)時(shí)獲取所有的位置信息，自動(dòng)進(jìn)行換算，然后實(shí)現(xiàn)非常精準(zhǔn)的焊接。

包括編程上，我們可以直接把這個(gè)零部件的三維數(shù)模放到三維離線編程軟件里面去，跟機(jī)器人、鏡頭三者合一，做一個(gè)整套系統(tǒng)進(jìn)行編程，非常的簡(jiǎn)便。

另外智能加工傳感器，因?yàn)樽罱K的目的是要實(shí)現(xiàn)比較好的加工結(jié)果，比如說(shuō)焊接，要實(shí)現(xiàn)好的焊接質(zhì)量，所以需要監(jiān)控整個(gè)過(guò)程，包括最后的質(zhì)量。

我們開(kāi)發(fā)了很多的傳感器，包括激光的工具或者是鏡頭各方面的校準(zhǔn)傳感器。另外就是工件的識(shí)別傳感器，還有最后的工藝過(guò)程監(jiān)控的傳感器。

現(xiàn)在再舉幾個(gè)例子，是我們的功率和焦點(diǎn)位置校準(zhǔn)的傳感器，這也是一個(gè)閉環(huán)控制的。我們校定之后，進(jìn)行一個(gè)閉環(huán)的調(diào)整，調(diào)整焦點(diǎn)的位置，也可以調(diào)整激光的功率進(jìn)行閉環(huán)的控制。要確保咱們用的工具是沒(méi)有問(wèn)題的，這是自動(dòng)校準(zhǔn)的功能。

你的零件，尤其咱們汽車大的鈑金件，很難做到公差控制在0.1毫米的范圍，需要一個(gè)焊縫跟蹤。所以我們開(kāi)發(fā)了這樣一個(gè)焊縫跟蹤系統(tǒng)來(lái)實(shí)時(shí)尋找焊縫位置，然后實(shí)時(shí)調(diào)整激光處的一個(gè)位置，并進(jìn)行焊接。焊接完成之后，接下來(lái)后面還有一個(gè)焊后的和質(zhì)量的監(jiān)控、檢查，所以可以通過(guò)這個(gè)表面的形貌，基本上就可以判斷出來(lái)咱們焊縫的成型，以及焊縫的質(zhì)量。

因?yàn)檫@是一個(gè)角接焊縫，所以，通過(guò)后面形貌的判斷，一個(gè)拍照，也一樣可以判斷出整個(gè)焊縫的質(zhì)量。

這是在我們實(shí)驗(yàn)室演示的一個(gè)視頻，底下這是我們兩條金屬版，進(jìn)行搭接在一起，然后焊接到上層板的邊緣。

我們特意把這個(gè)零件邊緣做成是一個(gè)不規(guī)則的邊緣形狀，然后通過(guò)焊縫追蹤系統(tǒng)，自動(dòng)去找到這個(gè)焊縫位置。

現(xiàn)在的焊接基本上都是沒(méi)有問(wèn)題的，但是我們會(huì)把其中一個(gè)焊縫的激光參數(shù)給它改一下，讓它的功率不足，焊后的質(zhì)量會(huì)達(dá)不到要求。這個(gè)時(shí)候它的焊縫的質(zhì)量評(píng)估，可以通過(guò)上面右上角的圖看到，它每個(gè)點(diǎn)前面都是綠了。最后一個(gè)也是綠的，當(dāng)我們改掉參數(shù)的話，它就變成了一個(gè)紅色，顯示出它的焊接質(zhì)量是有問(wèn)題的。

比如說(shuō)一個(gè)車門的焊接，有這么多焊縫，可能幾十條上百條。如果只有一條的焊縫達(dá)不到要求，我們不可能把整個(gè)零件都廢掉掉。所以我們有一個(gè)質(zhì)量評(píng)估體系，一個(gè)系統(tǒng)一個(gè)軟件，我們把所有的焊縫綜合起來(lái)進(jìn)行一個(gè)評(píng)估，可以設(shè)定一些邊界條件，認(rèn)為哪些焊縫必須是達(dá)到要求的，有些可能是有一定的比例，可以有不良比例，從而就能評(píng)估整個(gè)零件的質(zhì)量。

這是個(gè)一整套系統(tǒng)，從前面焊縫追蹤到焊縫質(zhì)量監(jiān)控，以及整個(gè)零件的一個(gè)質(zhì)量評(píng)估，這是角接焊縫。那么同樣的，有這樣一個(gè)焊縫的追蹤傳感器，它可以找到焊縫的位置，比如說(shuō)如果沒(méi)有去進(jìn)行追蹤的話，它這個(gè)是有一定的跳動(dòng)的，

如果說(shuō)我先進(jìn)行一個(gè)焊縫的追蹤，然后它把這個(gè)焊接頭跟著那個(gè)焊縫的位置進(jìn)行一個(gè)自動(dòng)的追蹤。包括我們用這個(gè)PFO也是一樣的，也可以來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)接焊縫這樣一個(gè)追蹤的位置，這是焊前的焊縫追蹤。

至于焊后，焊接過(guò)程當(dāng)中同樣存在質(zhì)量監(jiān)控的問(wèn)題，剛才姚老師講了是一個(gè)非常大的難題，那么這個(gè)現(xiàn)在在歐洲那邊，大家都在開(kāi)發(fā)一個(gè)叫OCT的一個(gè)傳感器，可以用來(lái)監(jiān)控焊縫的一個(gè)熔深，比如說(shuō)焊接過(guò)程當(dāng)中的一個(gè)小孔，通過(guò)一束光可以實(shí)時(shí)的，同步的探索在焊接過(guò)程中形成的熔深，最后可以把整個(gè)零件、整個(gè)焊縫的熔深給它匯總出來(lái)，最后實(shí)現(xiàn)一個(gè)質(zhì)量的判斷。

如果有必要，也可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)來(lái)進(jìn)行一個(gè)閉環(huán)控制來(lái)反饋，實(shí)現(xiàn)零件焊縫的一個(gè)閉環(huán)控制的焊接。

我們?cè)谛盘?hào)采集之后，我們就需要對(duì)它進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)重組，所以我們也提供這樣一個(gè)平臺(tái)，一個(gè)區(qū)塊鏈平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)所有的數(shù)據(jù)的分析、監(jiān)控，同時(shí)進(jìn)行設(shè)備的一個(gè)預(yù)防性的維護(hù)報(bào)警。

這邊是我們的一個(gè)儀表盤，比如說(shuō)這個(gè)客戶它里面有幾十臺(tái)我們的激光器，每臺(tái)激光器的狀態(tài)都可以顯示，在我們的iPad或者手機(jī)上，我們可以看到所有設(shè)備的狀態(tài)。

這些已經(jīng)在我們的客戶那邊得到實(shí)際應(yīng)用了，比如德國(guó)奔馳，反饋效果非常好。這就是我們整個(gè)系統(tǒng)自己構(gòu)建一個(gè)平臺(tái)，可以通過(guò)它將數(shù)據(jù)全部傳輸過(guò)來(lái)，同時(shí)我們還有一個(gè)子公司提供這樣一個(gè)云平臺(tái)、云服務(wù)。

所以，我們最終的目標(biāo)是通過(guò)這樣一個(gè)垂直的整合，從它的加工傳感器數(shù)據(jù)的監(jiān)控，到最終控制，實(shí)現(xiàn)整個(gè)工藝單元上的垂直整合和智能監(jiān)控，當(dāng)然我們還有其他的一些數(shù)據(jù)平臺(tái)，也可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)工廠的質(zhì)量化管理，并實(shí)現(xiàn)整個(gè)橫向的整合。

這是我們的智能化解決方案，接下來(lái)看一些具體的應(yīng)用案例。首先在汽車上，目前的一個(gè)解決方向我覺(jué)得在輕量化、電氣化這兩個(gè)方面，不論哪個(gè)方向都有非常多的應(yīng)用。

首先是輕量化。輕量化目前主要的材料有熱成型、鋁合金，還有一些復(fù)合材料。這里面都有運(yùn)用了非常多的激光加工工藝，比如說(shuō)熱層型鋼，可以用精進(jìn)行涂層的剝除，激光的切割，以及激光焊接；鋁合金的話，需要用到激光焊接；復(fù)合材料可以用激光切割，也可以用激光來(lái)實(shí)現(xiàn)連接。

而熱成型這塊的切割，咱們這邊有不同的加工工藝，最主要是三維的激光切割。

目前輕量化我覺(jué)得應(yīng)該是鋁的焊接。鋁的焊接要實(shí)現(xiàn)輕量化的話，除了用輕量化的材料，我們希望通過(guò)其他的方式，比如說(shuō)輕量化設(shè)計(jì)、輕量化工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)更進(jìn)一步的減重。

所以，最終我們覺(jué)得是一個(gè)鋁的角接焊縫，激光焊接是最優(yōu)化的一個(gè)方案，這樣的話就用到我們的焊縫追蹤傳感器，并配上我們的IPFO智能振鏡，實(shí)現(xiàn)智能的激光分析和焊接，可以實(shí)現(xiàn)減重的目的。

從咱們的電阻點(diǎn)焊到中間的搭接激光焊，到最右邊的角接激光焊，逐步進(jìn)行減重。這是在德國(guó)奔馳邁巴赫S級(jí)車門上的一個(gè)應(yīng)用，我們?cè)诩す庹挂舱沽诉@個(gè)車門，已經(jīng)在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中。

另外一些輕量化，比如說(shuō)碳纖維，可以實(shí)現(xiàn)激光切割。如果說(shuō)有興趣的話，我們可以進(jìn)一步測(cè)試，激光切割的熱影響區(qū)基本上可以控制在100-500微米。

還有一個(gè)最新的工藝是實(shí)現(xiàn)不同材料之間的連接，因?yàn)檩p量化現(xiàn)在是需要各種不同的材料來(lái)組合使用，這個(gè)連接工藝是一個(gè)很大的前提條件。

我們提供了一個(gè)方案，通過(guò)激光來(lái)實(shí)現(xiàn)金融和塑料的連接，通過(guò)激光打磨金屬表面之后，把塑料給它稍微的擠壓進(jìn)到這個(gè)模塊的結(jié)構(gòu)里面去，從而可以實(shí)現(xiàn)金屬的塑料連接。這是我們這兩年剛剛開(kāi)發(fā)出來(lái)的公益，如果大家有什么實(shí)際的應(yīng)用需求的話，我們可以進(jìn)一步的進(jìn)行實(shí)際量產(chǎn)方面的研究。

這是輕量化，目前在電氣化，尤其這是北京車展，基本上每一個(gè)展臺(tái)都應(yīng)該有這種電動(dòng)車或者混動(dòng)車的一個(gè)展示。所以說(shuō)，在電動(dòng)車上，激光的應(yīng)用也是非常的多，從電池到電機(jī)，到最后的控制系統(tǒng)等各方面。這邊說(shuō)所有的應(yīng)用，包括電池的焊接，電池包的焊接，電機(jī)里面的焊接，還有電控里面的一個(gè)焊接。

我們開(kāi)發(fā)了一個(gè)綠光的激光器，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)更高質(zhì)量的焊接。因?yàn)榧t外光對(duì)它反射非常強(qiáng)，綠光它的吸收率會(huì)強(qiáng)很多，這樣的話，它的焊接質(zhì)量、焊接效率會(huì)大大的提高。

另外通過(guò)這種綠光，我們甚至可以實(shí)現(xiàn)銅和鋁的焊接。

這個(gè)是我們?cè)陔姍C(jī)上的應(yīng)用。Hairpin，也就是發(fā)卡式繞線電機(jī)，需要用到激光首先把剝除它這個(gè)包層，然后通過(guò)激光來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)繞線的焊接，這個(gè)一樣是需要我們的傳感器，因?yàn)橐�先找到繞線端頭的實(shí)際位置，然后再進(jìn)行焊接，這就用到了我們的圖像識(shí)別處理技術(shù)，來(lái)找到它實(shí)際銅線的位置，然后再進(jìn)行焊接。焊接完成之后，一樣可以通過(guò)這樣的一個(gè)圖像處理，來(lái)識(shí)別它焊縫的成型和質(zhì)量。

最后一個(gè)是焊接的質(zhì)量?jī)?yōu)化。焊接過(guò)程中，很多時(shí)候有飛濺。我們通過(guò)一個(gè)二合一的光纖的技術(shù)，把光束內(nèi)部的能量分布進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)無(wú)飛濺的焊接。我們很多的客戶都非常感興趣，激光的焊接飛濺的問(wèn)題，對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、電路系統(tǒng)和電子系統(tǒng)都是一個(gè)非常大的挑戰(zhàn)�？梢钥闯鏊�的飛濺以及它的速度效率的提高地非常明顯。這些是我今天介紹的主要內(nèi)容，即所有的智能激光應(yīng)用，包括我們的產(chǎn)品。

我們可以提供從成品，應(yīng)用，到咨詢服務(wù)一套全方位體系的支持給客戶。大家如果有興趣的話，我們可以明天上午還在這里，有一個(gè)介紹激光技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用的專題研討會(huì)，會(huì)有一個(gè)更詳細(xì)的介紹和交流。大家可以明天上午繼續(xù)參加我們的活動(dòng)。

謝謝大家！