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除钢材外，铝材在宝马集团汽车所用材料中占最大比例。宝马兰茨胡特铸造厂生产的部件包括汽缸盖和曲轴箱等发动机部件、电力驱动部件和车身大型结构部件。仅在压铸方面，宝马公司在下巴伐利亚生产基地的年产量就超过 100 万件。正如宝马集团喷射铸造、压铸和消失模生产主管卡尔-鲍尔所说，铸造是最古老的工艺或行业之一。
宝马集团兰茨胡特工厂的轻金属铸造厂是公司全球生产网络的重要组成部分。宝马集团内部生产的战略目标形象描述了以精益、绿色和数字化为主旨的 iFactory。这家下巴伐利亚工厂自 2023 年 12 月以来一直由托马斯-蒂姆管理，是宝马公司全球最大的零部件工厂。在其前任斯蒂芬·卡斯帕罗夫斯基的领导下，宝马在兰茨胡特工厂投资了约 7 亿欧元，主要用于现代化生产和物流解决方案。
喷射铸造式智能工厂的一部分
铸造厂也能变得智能吗？鲍尔说，这一行业的转型当然是一项重大挑战。然而，与时俱进是宝马公司的传统，他们在兰茨胡特已经做好了变革的准备。鲍尔说："这就是为什么我们不仅要在这里生产经典的曲轴箱或气缸盖，而且还要满足全新的要求，例如汽车电动驱动单元的中央外壳。"
在数字化的帮助下，宝马在兰茨胡特开发了新工具，以促进生产并确保质量。该生产基地的创新精神可谓彰显无遗。在仿真模拟的帮助下，这里为电动汽车复杂的中央外壳开发出了一种新的铸造工艺：喷射铸造，并获得了专利。用于电动汽车的新型中央外壳是一个高度集成的部件，其中集成了高性能电子元件、变速箱、定子和转子，冷却系统也是同时成型的。"这就导致了一定程度的组件复杂性，一方面是厚壁，另一方面是薄壁区域或表面。此外，还有一定的扭力和高质量要求"，鲍尔解释说。
在新工艺中，使用喷射器从内部填充模具，因此不需要额外的浇口系统。鲍尔解释说："这可以为每个部件节省多达 40% 的熔液，"他还指出了另一个优点："由于注射器始终处于上熔池中，因此可以在较低的熔液温度下进行浇注，从而进一步节约能源，缩短凝固时间，即循环时间。更快的凝固还能获得更精细的微观结构和更好的机械性能"。据这位专家介绍，该工艺原则上适用于生产所有可采用标准重力铸造法生产的铝铸件。所述充填和凝固方面的优势还有助于生产结构复杂、机械要求高的薄壁部件。
轻触按钮即可获得 8000 个参数
当然，当涉及到这一过程所需的大量参数时，一切都变得数字化和智能化了。鲍尔解释说，仅中央机壳就需要在系统上设置约 8000 个参数。"这位铸造专家在描述过去的工艺时说："如果我们在生产中改变了一个衍生产品，这些参数就必须通过所谓的参数表进行手动设置和检查。"为了实现零错误的目标，我们改变了流程。作为数字化计划的一部分，我们很清楚，我们需要一个由信息技术支持的系统，我们可以在其中存储一种配方，并将其自动传输到我们的系统中。
专家们在市场上四处寻找合适的解决方案。但是，没有找到这样的解决方案。因此，鲍尔对兰茨胡特开发人员的精神感到非常高兴："因为这对我们来说过去和现在都是一个非常重要的课题，所以我们自己的 IT 团队开发了一个应用程序，技术专家使用该程序将相关参数存储在应用程序中，并将其保存为'配方'。从那时起，只要按一下按钮，参数就能自动传输到系统中。据鲍尔说，这样就能百分之百地确保只按照所需的参数进行浇铸。如果参数出现偏差或有人更改了参数，系统会立即识别并停止浇铸过程。
不是为了数字化而数字化
顺便提一下，浇铸部件不仅在现场随机扫描，而且百分之百都要扫描。这些扫描产生的数据量高达千兆字节，必须在紧迫的周期内进行分析。仅这一点就需要数字化，鲍尔说。除此之外，人工智能也开始发挥作用：CT 中的许多成分都可以通过算法识别，并在大量图像的帮助下进行训练。人类不可能做到这一点。然而，宝马的数字化绝不是为了数字化而数字化，而是为了真正带来进步、提高效率和可持续性而数字化，鲍尔补充说："说到数字化，我们自然不仅要看自己的水平，还要看其他原始设备制造商的水平，并进行适当的基准测试"。
在专门从事压铸的生产基地，在进行所谓的 "一体化压铸"或 "大型铸造"（车身部件的整体铸造）时也遵循这一理念。鲍尔强调说："当然，我们也在研究巨型铸造的问题，以期生产出更大的部件，但我们只考虑对我们真正有意义且不会造成任何损失的情况，尤其是在宝马车的驾驶性能方面"。如果将各种钣金件转为铝压铸件是合理的，那么现在就已经在这样做了。因此，兰茨胡特已经在某些部件上使用了大型压铸机，"但只是在很小的范围内"，鲍尔说，他总结道："从目前的情况来看，我们不会用压铸件一次性生产出整个车身"。
生产系统必须增加附加值
鲍尔说，人是所有这些创新的核心。当被问及上述所有成就如何融入所谓的以增值为导向的生产系统 WPS 时，这位铸造专家强调了这一点。正如鲍尔所说，这是一个 "巨大的推动力"。WPS 的目标是追求卓越的流程、百分之百的零缺陷态度以及工作流程和工艺的持续优化。这也包括简化工作组织，在宝马公司，领班的作用被整合在一起："他的任务是在技术问题上减轻领班的负担，从而使领班有更多的时间进行管理"。领班在早上就会收到他所需要的所有信息，从而可以全神贯注于他的核心任务：优化流程、减少流程中断、维持生产和培训新员工。
当然，在铸造工艺中引入智能技术还包括可持续发展的主题：兰兹胡特使用太阳能发电来生产铝，这有助于大幅减少二氧化碳排放量。为了节约资源，公司还提倡循环经济。兰茨胡特工厂的轻金属铸造厂每年需要数万吨太阳能铝，其中三分之一以上是太阳能铝。由于使用了无机砂芯，几乎不排放任何废气。十多年来，轻金属铸造厂一直与当地加工商合作，回收铸造过程中产生的废料。这里的决定性因素是按类型分离铝残渣，这样就不会混入不同成分的材料。宝马公司采购和供应商网络董事会成员约阿希姆-波斯特说："未来，我们的新车中将有一半使用二次原材料。兰茨胡特工厂的铸件为实现这一目标发挥了重要作用。"
什么是精益生产？
精益生产是生产系统的一种方法，旨在使价值流中的所有流程尽可能减少波动和浪费。及时生产和按序生产最初由丰田等日本汽车制造商采用，取代了欧洲和美国普遍采用的 "缓冲生产"，后者以长期生产量和不断填充仓库为基础。精益生产利用标准化元素，在产量和质量方面实现可预测的产出。精益生产系统还能更快地对市场变化和波动做出反应。如今，工业 4.0 和数字化已成为精益生产不可或缺的组成部分和支持者。
参见2024年3月15日《轻量化技术网》微信号专访报道
