交通產(chǎn)生的微粒排放量很高，尤其是在城市。歐盟委員會認為，這種排放水平過高，因此要求通過引入歐7標準來大幅降低排放水平。微粒排放主要是由輪胎和剎車磨損造成的。因此，解決排放問題的有效方法是使用硬涂層剎車盤，這種剎車盤可減少高達90%的磨損。

       9月18日，在意大利都靈舉行的Stellantis工廠助推日上，柯馬與Prima Additive展示了一系列機器人驅(qū)動快速涂層工藝單元中的第一個單元。通過在未加工的剎車盤上使用彈性鋼和復(fù)合材料進行硬涂層，該解決方案將使Stellantis能夠顯著提高剎車盤的耐用性，減少高達80%的排放污染，同時將周期時間保持在最低水平。這反過來又將使汽車制造商完全符合歐7標準的要求，即到2026年底，將剎車盤的顆粒排放減少27%。

Jannik R?ttger 最近從亞琛工業(yè)大學(xué)轉(zhuǎn)到埃馬克公司，擔任磨削技術(shù)負責(zé)人，這位磨削專家同時也是斯圖加特 - 費爾巴赫磨削會議的負責(zé)人

       Prima Additive首席執(zhí)行官Paolo Calefati解釋說：“在Prima Additive，我們相信合作與創(chuàng)新是塑造未來制造業(yè)的驅(qū)動力。我們與柯馬的合作將兩家在各自領(lǐng)域擁有深厚專業(yè)知識的公司聯(lián)合在一起，共同開發(fā)用于材料加工的自動化和先進激光系統(tǒng)方面真正尖端的工業(yè)解決方案。更重要的是，為剎車盤涂層應(yīng)用開發(fā)的激光系統(tǒng)是將激光增材制造/激光熔覆技術(shù)應(yīng)用于汽車大規(guī)模生產(chǎn)的案例之一。該解決方案不僅有助于提高汽車剎車盤的性能和耐用性，而且還通過減少機動車對環(huán)境的總體影響，在促進可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。”

       柯馬首席執(zhí)行官Pietro Gorlier補充說：“這一機器人解決方案是由兩家意大利公司主導(dǎo)的創(chuàng)新典范，它們開發(fā)了先進技術(shù)，以實現(xiàn)重要的可持續(xù)發(fā)展目標。柯馬和Prima Additive攜手合作，實現(xiàn)了高速激光熔覆的安全自動化，有助于滿足歐洲及其他地區(qū)日益增長的對靈活的交鑰匙解決方案的需求，這將有助于減少顆粒排放污染，以響應(yīng)最新法規(guī)的要求。我們相信這種解決方案具有巨大的市場潛力。”

       聯(lián)合開發(fā)的快速噴涂系統(tǒng)計劃于2024年底在法國的塞豐工廠部署，這將使Stellantis成為首批推出符合歐7政策標準的剎車盤盤硬噴涂全自動生產(chǎn)線的汽車制造商之一。

       增加了磨削工藝的復(fù)雜性

       作為噴涂的后環(huán)節(jié)，磨削面臨著特殊挑戰(zhàn)。2023年9月，Jannik R?ttger從亞琛工業(yè)大學(xué)（RWTH Aachen University）的研究崗位調(diào)到德國西南部的薩拉赫，擔任埃馬克磨削技術(shù)部的新主管：“簡單地說，硬涂層剎車盤在磨床中的作用與在低排放汽車中的作用完全相同——在不損失材料的情況下產(chǎn)生強大的制動效果，”R?ttger說，“然而，我們需要在磨削過程中實現(xiàn)完全相反的效果。我們的目標是在盡可能短的時間內(nèi)去除材料，以獲得所需的幾何形狀和表面特性。”

       正如這位磨削專家所解釋的那樣，硬質(zhì)涂層由相對較軟的基體和作為硬質(zhì)材料的碳化物組成。這兩種材料具有根本不同的加工特性。通常情況下，磨削工具是針對其中一種或另一種材料的特性進行優(yōu)化的。新材料使得開發(fā)合適的砂輪盤成為一大挑戰(zhàn)。由于涉及到加工力，設(shè)計機床的靜態(tài)和動態(tài)特性以及主軸驅(qū)動變得非常復(fù)雜。

       此外，影響硬質(zhì)材料層加工性能的不僅是硬質(zhì)材料和基體的體積成分，還有涂層工藝。

       以激光沉積焊接為例，R?ttger列舉了激光功率和相對速度等工藝參數(shù)。激光的熱能可能導(dǎo)致剎車盤變形。在隨后的打磨過程中必須考慮到這一點。因此，必須將未加工部件鑄造后的整個工藝鏈，即車削、激光涂層和打磨以及由此造成的車輛功能特性，作為一個整體系統(tǒng)加以考慮和優(yōu)化。

       整個加工鏈的制造解決方案

       埃馬克表示，它可為鑄造工藝后加工鏈中的每個環(huán)節(jié)提供制造解決方案。這使其能夠在自己的車床、激光機和磨床上評估不同制造工藝之間的具體相互作用。據(jù)R?ttger介紹，設(shè)計師、生產(chǎn)工程師和材料科學(xué)家組成跨學(xué)科團隊，共同開展研發(fā)工作，以了解設(shè)定參數(shù)和結(jié)果參數(shù)之間的因果關(guān)系。亞琛工業(yè)大學(xué)的科學(xué)家和新成立的HPL技術(shù)公司的涂層系統(tǒng)開發(fā)人員等外部專家也參與其中。

       Supfina Grieshaber公司研發(fā)主管Michael W?hrle也深信跨學(xué)科和跨公司合作的好處。該公司早在2019年就開始開發(fā)磨削硬涂層剎車盤的工藝。W?hrle 說：“從一開始，我們就認為與開發(fā)伙伴密切合作是在規(guī)定時間內(nèi)滿足歐7標準的唯一途徑。我們必須摸著石頭過河，例如，看看粉末制造商能帶來什么，考慮不同的噴涂工藝，最終決定哪些是現(xiàn)實的，哪些是可以排除的，因為對于大眾市場來說，成本太高了。”

       Supfina沒有排除任何技術(shù)，但主要關(guān)注激光沉積焊接和冷噴涂工藝。起初，他們幾乎每周都要與涂層專家會面。W?hrle說：“我們看到了前所未有的創(chuàng)新速度。然而，政府是否會做出改變以及改變的內(nèi)容是什么，這些始終存在的不確定性被認為是一種負擔。”不過，W?hrle認為，無論是對人類健康還是對環(huán)境而言，減少顆粒物污染都是絕對必要的。他也承認“如果沒有新的法規(guī)，我們不會像現(xiàn)在這樣走得這么遠”。

       經(jīng)濟型加工的雙面磨削

       歐洲每年生產(chǎn)近1億個剎車盤，其中約一半銷售給汽車制造商，另一半則銷往零配件市場。專家認為，汽車行業(yè)將需要投資數(shù)十億美元來生產(chǎn)可減少微塵含量且環(huán)保的剎車盤。W?hrle說：“直到最近，一些剎車盤還非常便宜，甚至可以按噸出售。現(xiàn)在，昂貴的原材料和工藝已經(jīng)加入其中，同時也帶來了開發(fā)適合大眾市場的產(chǎn)品的挑戰(zhàn)。”據(jù)W?hrle稱，雙面磨削之所以受到機床制造商的青睞，是因為它能保證同時加工兩個摩擦環(huán)表面、高產(chǎn)能和短周期。Supfina最近推出了新型機床Planet BD，目前已有許多知名客戶在使用。W?hrle指出，這是一款針對單一產(chǎn)品（即未來的剎車盤）開發(fā)的磨床。

       這種機床還將用于加工電動汽車的剎車盤。純電動汽車的制動頻率要低得多，力度也要小得多，因為電動機的恢復(fù)通常可以提供足夠的制動力。不過，這也帶來了“使用不足”的制動系統(tǒng)開始生銹的風(fēng)險，尤其是在潮濕的天氣條件下。涂層剎車盤也能幫助解決這一問題。W?hrle確信，涂層可以適應(yīng)制動性能和制動循環(huán)次數(shù)方面略低的要求。涂層中昂貴成分的數(shù)量可以減少或替換，從而使系統(tǒng)的成本效益更高，盡管性能略有降低。通過歐7壓力測試所獲得的經(jīng)驗將確保磨削專家為實現(xiàn)這一目標做好充分準備。