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访谈


第 8 卷- 2020 年 12 月刊
表面强化:新常态下的机遇



新加坡先进再制造技术中心(ARTC)的黄昭质博士


与新加坡 Abrasive Engineering 公司合作开发的数字喷丸强化平台


磨料流加工是抛光AM部件复杂内部通道的技术之一。还正在开发模拟能力

我们有幸与新加坡先进再制造技术中心(ARTC)的黄昭质博士进行了交谈。ARTC建立在公私合作模式的基础上,拥有一个包含80多名成员的成员联盟,汇集多个全球跨国公司(MNC)和当地中小型企业(SME)。ARTC专注于先进制造和再制造,旨在加速创新从应用研究向工业应用的转移。 黄博士是技术总监,他负责监督ARTC的六个技术小组中的两个小组-数据驱动的表面强化和智能产品验证。此外,黄博士亦是商业发展及工业添加剂制造设备的协调总监。对话围绕着与表面强化相关的ARTC技术路线图以及新冠肺炎正在如何重塑该路线图展开。

(?)MFN:黄博士,感谢您抽出时间接受我们的采访。我注意到,ARTC联盟拥有庞大的行业合作伙伴阵容,包括Rolls-Royce、IHI、DMG Mori和ABB等等。不过,我可以想象,问题陈述一定是多样化的,您如何满足这些多样化的需求呢?

(!)C.C.:谢谢,很荣幸接受采访。您会惊讶地发现,在不同行业部门的公司之间存在着相当程度的共同点。其中许多公司都对“横向”技术有兴趣,如增材制造、机器人、检测技术和数字化。当然,表面强化更多地针对航空航天和运输等部门,但它们越来越多地与这些横向技术交织在一起。

(?)MFN:这是否与您部门的名称“数据驱动的表面强化”有关?您能详细说明一下吗?

(!)C.C.:的确。今天,许多表面强化过程都基于技术人员的专门知识、最佳实践和经验。挑战在于,这些往往很难被捕获并转移到其他人,特别是年轻人。随着在这一领域加入工作队伍的年轻人人数减少,这些人才的更替变得越发困难。因此,我们认为至关重要的是,表面强化过程需要由数据提供信息和驱动,而不是完全替代人类的知识,而是让知识成为强大的辅助。

(?)MFN:是的。我现在想继续问一下您在ARTC的表面强化团队关注的是哪些方面。基于您刚才所说的,我想工艺数字化是否也包括在内?

(!)C.C.:您说得非常对。我们正在进行许多工作,但是今天,我想挑选其中两个来分享。第一个是工艺数字化,第二个是增材制造的后处理。为了实现工艺数字化,我们一直在开发数字抛喷丸强化平台。我相信MFN的许多读者都熟悉抛喷丸强化,并且知道如今的工艺基本上还是手动的,从工艺验证到覆盖率检查皆是如此。数字抛喷丸强化旨在改变抛喷丸的方式。现在分享细节还为时过早,但从根本上说,我们在机器中加入了各种传感器,并使用实时读数来监视和控制工艺。

(?)MFN:这听起来非常令人兴奋,因为抛喷丸强化技术与几十年前基本相同。按照这种想法,您是否担心行业可能会抵制这种革命性的转变?

(!)C.C.:这是个很大的问题。我们很高兴地说,业界的兴趣是非常积极的,特别是那些每天面临这个问题的最终用户。去年,我们和一个行业合作伙伴在车间内进行了早期试验,技术人员对我们对其机器所做的一切感到非常兴奋。

(?)MFN:太好了。正如您所知,有许多抛喷丸强化从业者阅读我们的杂志。您一定要为MFN写一篇文章,让我们的读者对此有更详细的了解。

(!)C.C.:我很高兴能这样做。另外,尽管我们的工作始于数字抛喷丸强化,但我们的目的是最终也要对其他表面强化过程做同样的处理。

(?)MFN:对,这就是工艺数字化。我认为下一项与增材制造有关,对吗?

(!)C.C.:是的,下一项与增材制造或者简称AM的后处理有关。今天,大多数人都知道您会得到复杂的部件,但是在零件从AM机器加工出来之后,后处理仍然是一项重要的准备工作。对于我们关注的金属AM部件,其完工表面粗糙度较差。尽管有些应用可以接受这一点,但对于许多关键应用来说,这样的表面需要进行抛光。在ARTC,我们已经在这方面坚定不移地研究了好几年,最近我们在这个领域看到了相当多的行业吸引力。事实上,在MFN近期的采访中,有一次采访专门谈到了这个话题,如果我没有记错的话,应该是Rosler的一家子公司。

(?)MFN:是的,看来您阅读我们的杂志时很认真。谢谢!

(!)C.C.:当然!总之,我们在ARTC的研究主要集中在对内部通道进行精加工,即采用磨料流加工工艺,或简称AFM。AFM已经有50多年的历史了,但是事实证明,对于AM零件来说,有相当多的技巧可以做到这一点。例如,您必须得到正确的参数,否则无论您运行的工艺持续多长时间,表面都不会平滑。除此之外,我们还正在开发工艺模型和模拟,供工程师使用。对于AM部件,在表面抛光之前必须去除大量的材料。我们认为在部件设计过程中也必须考虑这一点,因此需要模拟刀具来预测这些材料的去除分布。

(?)MFN:我想问一下,AM部件比传统部件更难抛光吗?

(!)C.C.:当然,这是由于在部件中引入复杂功能的相对自由度。一方面,您有这些复杂的内部通道,我们希望AFM工艺能够解决这个问题。有了其他复杂特性,还有必要拥有其他解决方案,而且许多公司正在推出基于介质精加工和电抛光的非常有趣的解决方案。在ARTC中,我们就复杂内部特性的“流程”精加工工艺开展了一些工作,但我们希望与行业合作,以扩大我们的能力。最后,目前尚未解决的一个前沿问题是内部结构的精加工,比如通道中的格子。这是AFM工艺无法完成的,我们正在ARTC开展一些与此相关的早期工作。

(?)MFN:谢谢!我对您的表面强化团队中开展的主要活动做了一个概述。我想确认一下我总结得是否正确-工艺数字化和AM后处理。我说得对吗?

(!)C.C.:是的,您说得对。我们并非专门研究这两个领域,还开展疲劳增强和混合工艺工作,但这两个领域就目前而言无疑是最重要的主题。

(?)MFN:好的,我想把话题转换到您可能期望的方向上。新冠疫情对您的工作计划有何影响?

(!)C.C.:是的,我很高兴我已经为这个问题做好了准备!我们的日常操作需要进入车间,所以在短期内,新冠疫情肯定会推迟项目交付。除此之外,我们还预计近期内业界对启动新项目的胃口不大,尽管我们不知道目前的情况。话虽如此,我想在这里转换一下思路,与大家分享我对新冠疫情如何在更长期内创造新机会的看法。

(?)MFN:当然,我们想听一下。

(!)C.C.:作为开始,我期待着来自行业的更强有力的推动,以加速迈向流程数字化和自动化的进程。现在,这对我们来说特别有趣,因为我们刚才说过,过程数字化是而且一直是我们的主要方向之一。许多表面强化过程,如喷砂、抛喷丸和介质精加工在本质上仍然是手动的,或者需要定期的人工监督。由于新冠疫情所造成的颠覆,我们认为业界将急于加快其工艺数字化和自动化工作,以便在未来发生类似事件时减轻对业务连续性的影响。

(?)MFN:是的,我们早些时候讨论了数字化,但是我注意到您也在自动化上做了标记。那么,到处都是机器人,是否就不再需要人了?

(!)C.C.:当然不是。事实上,当我们谈论数字化或自动化时,大多数人首先想到的会是大规模部署机器人来替代人类活动。在大规模生产中可能是这样,但是表面强化工艺复杂,因此机器人并不是即时的解决方案。首先,需要以某种方式解构和捕捉技术人员的专业知识,如今的表面强化技术严重依赖于这一点。这意味着需要开发工艺建模和模拟,以便了解和预测这些工艺的行为。其次,为了增强这些模型的能力,需要在获取实时数据的过程中引入大量传感器,并在有必要时对工艺进行调整。事实上,这就是我们正在对数字抛喷丸强化所做的事情,我们之前简要地谈到了这一点。

(?)MFN:这是对自动化的一种有趣的看法。假设所有这些发展都是成功的,现在我们有了这些下一代表面强化工艺。您之前提到过,从业者很高兴看到这些技术,但是当他们实际上在这些机器上工作时,对他们来说意味着什么?

(!)C.C.:在我看来,考虑到表面强化工艺的复杂性,人类的专业知识不能完全被取代。因此,我们期望技术人员和工程师继续发挥重要作用,但他们可以期望从这些智能系统中得到更多的帮助。这种帮助包括自动状态报告、突出潜在问题以及提出改进建议的可能性。自数字化浪潮以来,所有这些都不再是什么新鲜事,一直是整个行业的标准答案。继新冠肺炎之后,我们正在研究的一个想法是,开发能够让技术人员和工程师远程工作的工具是否可行。澄清一下,我并不是在谈论Zoom会议!相反,这个想法是,技术人员和工程师可以在家远程进行一些机器工作。

(?)MFN:如果我是一个医生,我不介意从我的沙发上运行我的机器,但我不确定这如何工作。正如您所说,表面强化有一个复杂的工作流,我认为如果您不使用您的机器,就很难有效地开展工作。

(!)C.C.:对此有所怀疑是可以理解的,我们确实预见到了许多需要解决的挑战。从高层次上讲,就技术而言,将命令从家庭传给机器是可行的,尽管在网络安全、连接性和人机界面设计方面存在一些小的挑战,有待解决。我们认为主要的挑战可归结为两个方面。首先,我们如何提取高质量和及时的信息,让远程工作的人做出良好的决策?例如,我们将一组摄像机可视化,使远程技术人员能够有效地诊断该过程。其次,一旦作出决定,技术人员就必须能够利用各种机制,通过远程设置有效地开展工作。再举一个例子,这可能是一个机器人手臂,技术人员也可以远程控制。显然,这是有局限性的,因为有些工作需要灵活的动作,当技术人员不在机器上时,就无法有效地完成。我们现在还处于非常早的阶段,但到目前为止,这算是一项比较有趣的活动。

(?)MFN:我期待着进一步了解这一进展的未来。在结束之前,我想迅速谈谈我们去年共同举办的国际先进表面强化会议(INCASE)。您能简单地告诉我们的读者我们能期待什么进展吗?

(!)C.C.:我们收到了关于会议的很好的反馈,工作质量令人惊异。第二次INCASE的计划已经在进行中。我们最初计划在2021年开展会议,但由于新冠疫情,我们还在评估是否可行。在这一点上,我们只能保证它会比第一届会议更好。我们将尽快分享更多的信息。

(?)MFN:太好了,我想这都是我想要问的。在我们结束之前您还有什么最后要说的吗?

(!)C.C.:简单说一下-如果任何读者对此感兴趣,请不要犹豫,可以给我发电子邮件。我们始终乐于与业界和学术界进行讨论,并提供合作机会。

(?)MFN:采访到此结束。谢谢您,黄博士,请注意安全。

(!)C.C.:谢谢您邀请我,这个采访很有趣。您也注意安全。

MFN要感谢黄昭质博士参与此次访谈!



Advanced Remanufacturing and
Technology Centre (ARTC)
3 Cleantech Loop, #01-01,
CleanTech Two
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