随着中国传统的低水平代工已越来越多地被要求更高的电子产业、信息产业、汽车产业等高精加工所代替,精密成型逐渐成为注塑加工市场的主流,全电动注塑机以其节能、精密、洁净等优异性能受到市场广泛的关注,其市场蓬勃发展。中国汽车、电子、信息技术的巨大市场,无疑成为各全电动注塑机供应商积极拓展中国市场的主要动力之一。
借2015年5月刊,《塑胶工业》设立“全电动注塑机”专题报道,邀请全电动注塑机供应商代表、全电动注塑机采购与应用企业代表,从研发、应用、市场行情等多个角度阐述全电动注塑机领域的发展现状与特点,并分析产业问题和探讨对策,对全电动注塑机领域的发展前景做出预测。也将同时介绍重点生产企业在产品创新、市场开拓等方面的成功经验。
主要探讨话题:
◆所研发与制造的全电动注塑机有何独有的特点?
◆如何实现技术与成本的平衡,保证产品在市场上的被接受度?
◆怎样看待油电复合式与全电动式两种机型之间的竞争性?
◆中国全电动注塑机产业的发展存在着哪些问题?
阿博格机械(上海 )有限公司工艺工程师吴春
吴春
阿博格为高端注塑件的制造而开发了电动 ALLROUNDER,拥有最佳效率,确立了精确、快速、有价值的标准。
阿博格全电动注塑机区别于其它品牌有一些独到之处:丝杆传动使用的是行星丝杆,马达功率相对更大,这是德国人的设计风格,不是够用就好,而会留有一定余地。市面上全电动机型的电机是风冷,阿博格用液体冷却,在做比较厚重的产品时,长时间保压情况下用液体冷却的电机冷却效果更好,用风冷则无法保证冷却效果。
电动ALLROUNDER是高要求零件生产所需的注塑机,其心轴、马达及其控制系统都是按照最高的功能性和质量标准来挑选的。该机器有五大特点: 一是快速,伺服电动驱动为标配,高加速性和高速度缩短了循环时间,使经济性得到了提高;二是精确,伺服电机驱动实现了定位的高精度,通过无间隙、直接作用的心轴传动实现了最高的可重复性和最高的部件质量;三是高效,伺服电机驱动的高效以及曲柄锁模单元成就了电动ALLROUNDER的高能效工作方式;四是排放最小化,通过液体冷却驱动和封装伺服电动驱动以及制动时的能量恢复实现低排放;五是品质极高,大量的技术细节达到很高的运行可靠度。
针对欧洲与日本两地的全电动注塑机发展情况,吴工进行了一番比较。他认为欧洲全电动注塑机没有日本发展得快,主要是因为欧洲受制于核心部件,一些厂家还是在购买日本的传动专利技术。其实阿博格最开始也是一直受制于核心部件,绕不开日本的专利技术,所以没有量产全电动机。在开发出行星丝杆之后,传动效率提高,阿博格才开始正式生产全电动机。阿博格的丝杆传动产品具有自己的专利,绕开了日本丝杆传动的方式,发展出自己的传动系统。吴工称阿博格60%以上的零部件源自自行生产加工,减少了外部采购量,受供应商的影响比较小,成本便于控制。如其它零部件,阿博格与博世合作生产全电动机型用阀,阿博格提供专利技术,由博世代工生产,受制于供应商的情况出现得比较少。
吴工指出,国内生产全电动机型的厂家不少,如海天长飞亚品牌已经达到了较高水平,整个行业趋于成熟,行业门槛日渐降低。但国内厂家模仿日系的更多,更多地是在扮演组装的角色,想要做好做精做大,还是必须有自己核心的优势,因为核心部件受制于日本供应商的情况依然严重。
阿博格的全电动注塑机已经在国内的众多厂商得到应用,如从事医疗器械的南昌克林尼、从事继电器的厦门宏发、从事汽车配件的科斯达,和来自日本的著名母婴用品品牌 - 贝亲,等等。
伺服电机驱动
关于全电动式与油电复合式两种机型的比较,吴工告诉本刊,这两种机型阿博格都有在生产,它们各具特点。油电式的注射速度高,注射的液压不是普通的液压,可以瞬间提高速度,做包装产品和快消品时,可以选择油电式,因为它的速度更快,效率更高;象针筒产品,精度要求不是特别高,但产量大,推荐使用油电复合式。而电动机的成型精度更高,所以在做钟表齿轮、医疗用品等高精密微观级制品时可以更多考虑使用全电动机。阿博格会针对不同客户和不同应用而推荐不同的机型。
博创机械股份有限公司
全电动注塑机项目负责人 朱燕志
博创针对精密、工艺灵活、高效注塑而研发的BE系列全电动注塑机采用了全电动伺服驱动技术,通过精密高负载能力的滚珠丝杠机械传动机构,以及高速全功能的CNC控制系统,实现精密控制、灵活的程序设定功能、高效生产、节省能源。BE机器的特色包括了锁模装置采用精密、低摩擦系数的直线导轨,保证机器能够高速精确的移动。注塑过程全周期中,各个控制轴采用伺服电动机驱动、同步带传动、滚珠丝杠传动机构,实现了高效传动,以及各个轴之间的同步、协调工作。专门为BE全电动注塑机开发的电脑控制器配置了全电动注塑机控制软件系统,实现全电动注塑机高效、可靠和精密的控制。高效的伺服电动机和驱动系统,配合精密专业设计的射胶系统,实现了射胶过程的高速响应能力和塑件质量的精确度。全电动注塑机配合高效的机械传动机构,大幅度降低机器的能耗,平均噪声水平比液压驱动的设备更加安静,减少了对环境的污染。博创BE系列全电动注塑机已经进入第二代,锁模力涵盖30-400吨完整系列,共9个机型,其中在3月的厦门展览会上展出了150吨机。朱燕志介绍说,第二代机更加精密、稳定、节能和低噪音,实现了人工智能化和信息化(远程监控)。目前博创提供样机给客户试用,保持对技术的稳重和为用户负责的态度。去年10月,博创BE全电动系列注塑机荣获中国机械工业科学技术奖二等奖。
博创全电机BE 150p
谈到全电动注塑机的成本控制话题,朱燕志称博创在组织研发时,会对客户的主要关注点展开调查,进行最优化配置,舍弃不必要不适用的配置,不会为了技术而技术,一切从客户需求出发,根据行业不同而选择最佳的配置。他认为成本控制对于全电动注塑机的生产制造确实是最大的焦点,核心零部件国产化是全电动机研制的必经道路。现在中国全电动注塑机行业急需突破的瓶颈是,关键零部件主要依靠进口,陷入受制于人的境地。博创从一开始研制全电动注塑机起,就积极与国内关键零部件供应商开展合作,在电脑、驱动、丝杆传动等产品的供应渠道上得到有力的保障与支持。
对于中国全电动注塑机行业的未来前景,朱燕志称其与业内同仁有过这方面的探讨,他们认为2015-2016年是行业积蓄能量的时期,到2017年将会步入高速发展阶段。博创将继续在加工中心和CNC等硬件设备上加大投入,不断积累开发经验,在全电动注塑机领域坚持不懈,熬出头后自会守得云开。
上海发那科机器人有限公司
注塑机销售部OA通讯科科长李翔
发那科 李翔
1984年世界上第一台全电动注塑机由FANUC向客户提供,自此全电动注塑机真正走入市场。全球销量第一的FANUC ROBOSHOT全电动注塑机拥有最先进的功能、最精密的控制、最快的速度、最低的能耗等优势,在中高端注塑市场占有领导性的地位,被广泛应用在精密光学、生物医药、汽车电子、精密齿轮、数码电子、食品包装、微型连接器等行业。
李翔强调了一点,其公司只生产和销售全电动注塑机,不制造油压注塑机和油电混合注塑机,所以在全电动注塑机方面,无论是技术还是销量,发那科全电动注塑机具有很大优势和处于领先地位的,至今还保持着全世界全电动注塑机销量第一的宝座。
发那科全电动注塑机搭载着了发那科公司自身享誉全球的最先进的CNC控制系统和伺服系统,所以实现了高性能、高可靠性和高生产率。应该来说,发那科全电动注塑机代表了目前国际最尖端的注塑设备。
发那科公司是一家生产高度自动化的公司,发那科机器人贯穿了整个注塑机的制造过程,从而实现了机器性能稳定和成本的完美平衡,并且为了保证机器的质量和减少机差,到现在还是贯彻“一国(日本)制造,全球销售”的方针和策略。
李翔认为,在薄壁、微小、精密等对控制有非常高要求的行业,油电混合机很难与全电动注塑机进行竞争。但是,当然油电复合机也有自己的适合的领域,与全电动注塑机应该是可以共存的,并且彼此可以相互学习,共同发展,为注塑行业的发展做出不懈的努力。
随着产品的精密化和薄壁化,在中国越来越多的国内注塑机厂家投入了全电动注塑机的研究和开发,并且取得了不错的成绩,但由于在控制系统和伺服系统等核心领域,我国的技术还相对比较落后,所以我国全电动注塑机的发展还有很长的一段路要走,但李翔相信那一天一定会到来!
FANUC ROBOSHOT全电动注塑机
发那科注塑机的终端客户一般都是为国际或者国内知名企业代工的。比如说,智能手机里面的导光板、镜头以及IT连接器,都是发那科的主打行业。发那科全电动注塑机为客户在省电、提高产量以及产品的合格率方面提供了有力的保障。并且发那科的机器故障率非常低,所以客户用的放心又省心。
如果客户有全电动注塑机采购意向的话,李翔有两个建议可以提供给客户:
一是往未来想长远至少2年。有些客户为了节省投入,所谓的“够用”就好了,其实产品日新月异,更新换代很快,如果购机的时候不往未来想长远2年,现在买的机器很可能几年后就无法满足生产的要求,又要买新的设备,那样反而不是节省成本,实际上是加大成本的投入。
二是日本进口机的性能和稳定性还是远远好于国内组装的设备,再考虑到现在日元汇率非常便宜,是入手日本进口机的很好时机了。
江阴米拉克龙塑料机械有限公司
华南区域销售总监 李毅峰
中间为:李毅锋
1985年,米拉克龙制造出全球第一台全电动注塑机,一直是全电动注塑科技领域的先驱者,现在米拉克龙全电动注塑机在欧美已得到广泛使用,并于2005年左右引入中国市场。
米拉克龙于2008年实现了全电动注塑机ELEKTRON在中国江阴的本土制造,这是来源于德国米拉克龙的成熟技术,得到米拉克龙全球四大工厂的支持,技术起点颇高。它聚集了所有全电动注塑机的优点。与液压注塑机相比,制品的品质更优,能耗更低,创新的驱动理念以及米拉克龙在全电动注塑机领域的长期经验保证其高超的实用性和节能性。Elektron配置了最新一代伺服电机驱动注射过程,通过滚珠丝杠驱动转化动力。为驱动和运行设计了完美的液压气动系统,控制注射单元活动,线性轴承确保该单元精确平稳的滑行移动。Elektron使用伺服电动机以及最新一代的驱动控制技术,不断提高节能效果,并生产出最优质量的产品。此配置通过电动轴直接控制。通过POWERlinkTM 在机器控制软件,驱动控制系统和电机之间极快速的数据传送保证最快速的反应时间。
李毅峰称,米拉克龙在中国本土生产全电动注塑机,不仅有效地降低了成本,让中国用户可以更加实惠的价格购买到世界顶级品质的设备,同时大大缩短了交货时间。贴近中国市场也可以更加快速地了解中国客户的需求、更加及时地为他们提供优质服务。
针对全电动机与油电复合机(伺服油压机)之间竞争性的话题,李毅峰指出行业存在着认识误区,以为优点多多的全电动机就能包打天下。在他看来,两种机型其实各有所长,轻、薄、小的产品适合于全电式机器生产,大、厚、重的产品更适合于油电复合式机器加工,油电复合式不可能被全电式所取代。
产生上述全电取代液压机的误区,还来源于大多数客户还停留在经济性油压机的阶段。由于很多设计过于强调成本降低,以及现场生产管理问题,导致了液压注塑机的性能受到了一定的局限。例如油品会导致环境受污染,油路、机械设计不合理所导致的精度和寿命问题,以及油路发热造成的非生产性的耗电量较大。而这些在高性能伺服液压机上已经得到了很好的解决。
ELEKTRON机器照片
李毅峰称米拉克龙对全电动注塑机的研制同样会关注成本因素,但不会盲目追求单纯的低价,而牺牲机器的性能。“合适才是最好的!”米拉克龙追求的是为用户各种类型的应用找到最佳性价比的综合方案,为用户创造最大价值。
泰瑞机器股份有限公司
全电动注塑机项目组组长沈海波
泰瑞携全新设计的全电动注塑机DE140/E360亮相于3月份的美国NPE展览。泰瑞全电动注塑机适用于高精密电子、汽配、包装、光学产品和洁净医疗产品。新颖时尚的外观设计、先进的直驱技术理念、高刚性设计的注射锁模结构和机架、清洁的润滑和过滤系统,是泰瑞人对全电机深刻理解后的全新诠释,是全部泰瑞人的智慧结晶。展会上,有很多的客户对泰瑞机器表示感兴趣,有意向购买。
泰瑞在2014年在做全电动注塑机正式推广前的准备工作,主要是前期技术积累和生产制造积累,样机有提供给客户试用。通过泰瑞自行的验证,以及外部试用厂商的反馈,泰瑞全电动注塑机从精密度和稳定性等各方面来看是受到认可的。泰瑞规划在2015年广州CHINAPLAS展上正式推出全电动注塑机。
据沈海波介绍,泰瑞全电动注塑机的研发最初参考了日本住友设备的一小部分结构,但主体技术还是他们自行独立开发,目前也在申请专利技术。泰瑞全电动注塑机的亮点体现在加速度指标,目前走在国内前列,测试结果要比国内最大同行的都要好。
沈海波认为,要缓解全电动机型所面临的技术和成本双重压力,必须考虑本地化和国产化。原先泰瑞使用的很多元器件是从国外进口,导致整个机器的生产成本没有办法降低。现在随着外部的压力,包括日元的贬值,以及国内的全电动机型在逐步向市场推广,尤其是竞争对手价格下调,对于泰瑞的成本压力确实很大。今后泰瑞的目标是所用元器件都逐步实现国产化,用国内产品来代替。
全电动注塑机是从日本走出来的,欧洲以油电复合式为主,它们是比较接近的性能。区别在于:全电动相比油电复合有一个优点。就是静音效果更明显,而油电式在高低压变换时的噪音无法避免。另外液压油使用一定时间之后要更换,后期处理最终会污染到环境。沈海波认为两种机型是在两条路上走,油电复合式也有其特点,被全电式取代的可能性在目前来看还不算很大。
随着产业的转型升级,国内的塑料制品档次在提升,随之要求加工设备也在提升。中国的市场巨大,国家也大力支持创新产品的发展,对厂商而言是极好的机遇。用户群的层次在提升,对全电动机型的需求迫切,而泰瑞的技术积累已经到到完全可满足大多数用户层次的水平,两方面相结合,对于泰瑞是很好的时机。
威猛巴顿菲尔机械设备(上海)有限公司
注塑机销售总监张海燕
2014年威猛集团的注塑机总销量是1200多台,其中全电动机型销售超240台,在欧美市场的销量不错。但在中国国内市场,因价格方面暂不具备优势,所以销售情况无甚亮点。威猛全电动机型在中国市场的保有量为几十台,数量不多,占有率偏低,而日本制造的全电动机器在中国市场占据着主导地位。造成这种局面的原因主要还是价格因素:威猛的全电动注塑机全部在欧洲的奥地利和匈牙利生产,在人工、运输和交货期等方面当然比日本企业要稍逊一筹。张海燕认为,短期内改变威猛全电动注塑机在中国市场的现状还比较困难,这是欧洲全电动注塑机制造商面临的通病,暂时还无法避免。但威猛集团的Wittmann博士已经在考虑未来于中国公司生产全电动机型,张海燕认为这是一个很英明的战略决定,唯有如此,生产成本、采购成本、交货期才能得到最大的优化,显著提升威猛机器在中国市场的竞争力。虽然实现这个目标的过程会比较艰难,但张海燕期望这一天早日到来,毕竟它对企业与行业的发展绝对是个好事情。
从技术角度分析,威猛的全电动注塑机技术跟欧美以及日本同行的技术对比,依然处于行业最前端,纯粹从机器本身来讲,在市场上的认可度是很高的。在中国的欧美企业,如联合电子、博世、天津万可、德尔福、斯沃博达(Swoboda)、天合(TRW)均为威猛全电动注塑机的大客户。
在张海燕看来,全电动机型与油电复合式两种机型的竞争性并不太明显,选择何种机器归根结底还是在乎于它们的应用。全电动机的反应速度要比油电复合机更快,所以精密与微型产品的成型用全电动机更加合适。一般来讲,300吨以上机器不会考虑使用全电动机,因为成本太高。她还认为短成型周期的产品并不存在节电的问题,只有模具模腔冷却需要较长时间时才能体现出真正的省电效果,因为这个过程是不需要动作的,这种情况之下全电动机就能体现出优势,它会停止下来从而实现节电效果。另外一方面,全电动机也存在不足之处,如某些方面的配置比油压机较弱,像油压机的抽芯可以多组配合,而全电动机则不行;全电动机普遍为标准化批量生产,很难根据客户的特殊要求进行特殊配置,比如对于较大的开模行程,大机器小螺杆的配置,标准化生产是满足不了的,而这就是威猛油电复合式机器ServoPower的优势,在中国大力发展特殊机种正是威猛在这一片市场的前进方向。
张海燕也客观地评价了国产全电动注塑机品牌的优劣势,她指出中国市场占有率高的国产品牌在价格上具有优势,生产一般要求的产品是没问题的,但如果生产稳定性等要求特别高的制品,国产机器就会不尽理想,所以国产品牌在技术上还需继续经历一个沉淀积累的过程。
广东伊之密精密机械股份有限公司
伊之密飞逸全电动注塑机采用欧洲最先进的整套控制技术方案,并与日本全电动式注塑机同等的机械装置,融入人性化设计理念,符合本土操作习惯。整机研发与日本技术全面对标,即具有:注塑重复定位精度高、操作和维护友好性、环境友好性、安全可靠性、高动态响应性等多种特点,其中注塑工艺参数快速查看和修改更为独特。从机器适用领域看,广泛用于3C和电子行业,且具有代表性。针对国内外市场,伊之密正着手研发新机型,应用于包装行业等,追赶日式、欧式全电动注塑机更精密更广泛的应用。
伊之密全电机也与众多做全电机的公司一样会面临技术和成本的双重压力,但他们在处理技术与成本的平衡时,采取两手抓的方法,技术方面:他们采取内部技术共享,从公司内部的其它技术团队中吸收最新、最优的适合全电机的技术,同时也引进新技术和人才,确保开发出来的全电动注塑机能满足客户的需求;成本方面:他们组织专门的团队进行加工工艺攻关,通过改进加工工艺,降低制造成本,确保飞逸全电动注塑在市场的被接受度。在伺服电机等关键零件的管制上,伊之密主要是直接面向生产厂家,技术上通过与厂家的技术与技术直接对接的方式,保证伊之密技术传递无信息的偏差,厂家能100%按他们的意图进行生产;生产上与厂家确定战略合作,能保证他们的产品按期交货;质量上厂家出厂前质量控制,伊之密公司内部质量控制双重管控,确保关键零件的质量。
伊之密公司认为,目前从研发技术和成本上看,油电混合式注塑机可以说是一个向全电动注塑机发展的过渡,从机器特性上看存在油的污染和注塑成型不稳定的因素,且并不节能,同全电动注塑机存在短期的竞争性,但由于现在注塑行业客户在注塑品质方面和模具工艺方面的要求在不断提高,因此全电动注塑机将会全面主导市场,油电式和全液压式注塑机将会逐渐退出市场。
目前,由于日式欧式全电动注塑机有几十年的研发技术和制造经验,其品质得到广大用户的好评,中国品牌全电动注塑机正处于初步阶段,更好的个别品牌也是在发展中阶段,其机器精密性、稳定性和可靠性有待用户进一步认可。日式全电动注塑机已经在国内普及,并占据优势。现在,针对中国品牌的机型逐步走向市场,日式全电动注塑机已经开始了结构性能优化、成本优化和价格调整、付款方式优化,形成了对中国品牌全电动注塑机的冲击。但是,由于目前日式欧式全电动注塑机在价格上仍然是高过中国品牌全电动注塑机,机型种类应用多元化,服务方式局限于一些大客户,优惠策略也不多,国内全电动注塑机厂商会在改进机器稳定性和可靠性的同时,不断提高服务效率,扩大服务体系,为客户创造更佳的投资回报和客户体验。
由于伊之密的客户都是生产比较繁忙,没有时间允许他们在客户那里做这些测试,但能耗方面在自己公司内部进行对比,见下表:
某厂的液压机(100吨) 伊之密FE60S(60吨) 备注
平均能耗6.91kWh 1.74kWh 模具1出2
全电动注塑机有一部分是可以进行对比的,就是液压注塑机与全电动注塑均能生产的。下面是我们做一个酱油瓶手柄的对比,具体如下:
效率 模具 每天产量
传统液压机 29s 1模具20腔 59586
伊之密FE260S全电机 20s 1模具24腔 103680