在位于江西省南昌市南昌县的小蓝汽车博物馆里,有3D打印技术制作而成的滕王阁、八一大桥等南昌地标建筑,也有标志着新中国汽车工业兴起的JX-130型2.5吨载重井冈山牌汽车,这些精湛的工艺品均出自王志芳之手。
20多年来,王志芳不断努力,从刚接触结构件的学徒,成长为全面掌握汽车3D打印技术的专家,如今已是江铃汽车股份有限公司智能装备中心模具总工程师。因成绩突出,她获得全国巾帼建功标兵和全国五一巾帼标兵荣誉称号,主持并参与60余项公司重大制造工程项目。
从零再出发
在江铃股份智能装备中心生产车间,王志芳娴熟地操控着一件“神器”——3D打印机。透过观察窗,可以看到里面有个耀眼的“小光点”,前后左右反复跳跃、逐层打印。几分钟后,一套精致的汽车零件便从机器中诞生。
“别看现在都是流程化操作,刚接手时我可是一头雾水。”王志芳回忆说,2018年底,江铃股份公司引入3D打印业务并交由她负责。对她来说,3D打印技术是一个全新的技术领域。
“我一直从事汽车覆盖件的冲压工艺、工装开发工作,冲压和3D打印技术截然不同,甚至是完全相反的两种技术工艺。”王志芳解释说,冲压制造技术是属于减材制造,就是通过裁切、成型、翻边、包边等方式实现汽车外覆盖件的生产。3D打印技术则属于增材制造,是通过数字化模型传输至打印设备后,直接通过能量源对材料逐层堆积制造出实物的智能制造技术。
当时,3D打印技术仅在医疗器械、小商品制作等领域运用,在汽车制造领域还没有成熟的模式,没有可参考和复制的经验。在王志芳看来,因为有挑战,才让工作充满魅力。从零开始,学习专业理论知识,王志芳前往全国各地调研,从原始数字3D模型建立、3D打印编程到设备操作,乃至出件清理、后期零件的打磨处理,每个环节都一遍遍地摸索、尝试。
“事虽难,做则必成。对学到的知识,我如同海绵一般慢慢地吸收内化。”王志芳说,“那段时间经常加班到深夜,虽然辛苦,但是看到一个个精致且结构复杂的零件在手中成型,成就感油然而生。”
寻求新突破
对汽车企业而言,3D打印技术不仅可以在短时间内快速完成用户的小批量定制化部件,还可以应用在产品设计初期,降低新产品开发研制的成本和投资风险,缩短产品开发周期。
“就拿最近我接触到的一个内饰立柱板来说,客户需要对造型及功能进行一些改动,但等模具工装件出来至少得一个月,成本也高。3D打印技术可以在3天内完成该零件的制作,让产品性能得到快速验证。如果产品参数发生变化,也能迅速作出适应调整。”王志芳举例说。
如何运用3D打印技术更好地为产品研发以及客户定制化需求服务,是王志芳一直在思考的问题。“汽车轻量化是我们未来技术创新的主攻方向,比如汽车零部件的铝板冲压与模具设计制造、铆焊一体工艺、汽车车身覆盖件非金属化等,希望能在传统机械加工工艺的加持下,结合3D打印技术,为企业创造更多价值。”她说。
“3D打印技术有七八十种工艺,我需要学习的东西太多了,原理、性能、材料、精度、表面质量等知识点都要掌握。”王志芳一点一点摸索实践,研发出一种光固化成型工艺,并将其成功运用于汽车零部件设计制造。
2020年,王志芳首次将传统机械制造与3D打印拓扑技术相结合,顺利完成整车内外饰设计工程方案的验证,将内外饰开发周期缩短了约4个月,为公司节约设计成本650.4万元,该模型制作法被江西省总工会授予首批100个以职工命名的操作法,已广泛用于多个技术项目。
目前,王志芳将3D打印技术应用到产品研发的前期工作,通过研究激光增材制造过程成型控制机制与方法,最终在增材制造工艺及后处理等技术上取得新突破,减少约80%的汽车零部件研发阶段设计问题,实现零件装配一体化设计,降低汽车装配成本5%以上。
做好传帮带
“每一项成果都来之不易。”指着一堆摆放整齐的汽车零部件,王志芳自豪感满满。
汽车行业对零部件的制造要求非常高,需要对零件进行非常严格的细节把控。为了制造适配的冲压件,王志芳充分发挥严谨、细致的优点,仔细研究设计图的每项数据。
“随着智能化时代的到来,我们可以从事的行业越来越多。我们应该勇于突破自我,要掌握多项技能,有一岗多能的意识。”王志芳说。
师带徒,带好徒,这不仅是义务、是责任,更是传承。今年,王志芳组织了一系列旨在提升职工技能的培训课程,培训指导工程技术人员300多人,遍布设计、开发、制造等领域。
江铃股份公司某新车型项目需要提前验证内外饰部分的造型、功能、装配性及美学等,以提前开发车身内外饰,缩短周期,抢占市场。在没有冲压车身的情况下,如何体现这些内外饰的安装点、安装空间及外部匹配面,是一项非常有难度的事情。
王志芳接到这个任务,带领团队运用3D打印拓扑技术,进行整车内外饰设计工程验证方案的结构一体化设计与制造。在没有任何车身工装件支持的情况下,他们将所有的技术要求进行拆分,并进行模块设计;没有车身工装件,他们就用3D打印拓扑技术设计并制作一个可以替代工装件的零件……
“芳姐技术高、经验足,特别注重细节,工作中要求很严格。一开始我的图纸画得不够仔细,她会严肃地指出问题,然后手把手指导我修改。”江铃股份制造部轻客平台主管彭金明介绍,她要求每位学员写工作日志,鼓励他们提问,自己也从学员反馈中优化调整教学内容和方法。目前,王志芳指导的4名职工在机器人示教、3D打印技术、3D智能制造精密测量等领域脱颖而出,成长为复合型技能人才。
“在企业转型升级中,帮助职工提升技能水平,是我义不容辞的责任。希望更多技能人才紧跟科技创新的潮流,以技能报国。”王志芳说。