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中国模具强国崛起:从技术飞跃到国际影响力
中国稳居世界模具强国之列,德国以全行业协同创新保持33%出口率,意大利凭借CAD/CAE/CAM与高速切削技术实现高效精密制造,美国7000家企业推动高技术产业但面临成本挑战,日本探索数字化与新能源应用破局,新加坡专注IT电子领域打造高精密模具,澳大利亚急需技术合作。全球模具业在竞争与创新中重塑格局。
近二十年来,中国的模具制造技术实现了显著的进步,模具行业从小到大,迅速崛起。随着中国汽车工业的蓬勃发展,自主品牌积极向中高端市场进军,同时新能源汽车的崛起也进一步推动了模具行业的发展。如今,中国已稳坐世界模具强国的行列。
全球范围内,模具强国包括中国、德国、美国、意大利、澳大利亚、新加坡和日本。接下来,我们将逐一探讨这些国家的模具优势。
德国模具技术独树一帜
德国,这个以精密机械和工具制造闻名于世的国家,其模具技术同样彰显出卓越的实力。在模具这个涵盖众多工业领域的复杂行业中,德国模具制造商们历经多年的磨砺与探索,形成了紧密的共识:只有全行业协同作战,集思广益,共同挖掘创新潜力,才能确保行业的持续领先。为应对新产品研发速度的挑战,德国不仅大型企业建立了先进的开发中心,众多中小企业也纷纷加入到这一行列中,主动为客户提供研发支持。这种活跃的研究氛围,为德国在国际市场上保持领先地位奠定了坚实基础。在激烈的国际竞争中,德国模具行业始终保持强势,出口率稳定在33%左右。据德国机械制造商联合会(VDMA)工模具协会统计,德国拥有约5000家模具企业,2003年模具产值高达48亿欧元。其中,90家骨干模具企业会员的产值占比更是高达90%,充分展现了德国模具行业的整体实力。
意大利模具,高效且品质卓越
意大利的模具生产技术水平在国际上享有盛誉。据国际模具及五金塑胶产业供应商协会的常务秘书长罗百辉透露,意大利模具企业通过将高新技术融入设计与制造环节,从而确保了快速且高质量地制造出优质模具。这些企业普遍采用CAD/CAE/CAM技术、高速切削加工技术、以及快速成型与制模技术,这些先进技术的应用使得意大利模具在品质和效率上都达到了国际领先水平。
1、CAD/CAE/CAM技术的广泛应用,展现了信息技术对模具工业的带动和提升作用。在CAD应用方面,意大利已超越了仅甩掉图板、进行二维绘图的初级阶段,目前3D设计占比已达70%~89%。PROE、UG、CIMATRON等软件在这里得到普遍使用,它们不仅能完成2D设计,还能生成3D模型,为NC编程和CAD/CAM集成提供了坚实基础。此外,3D设计还允许在设计阶段就进行装配干涉检查,确保设计和工艺的合理性。
数控机床的普及则保证了模具零件的高精度和质量。一般而言,30~50人的模具企业就拥有十多台数控机床。经过数控机床加工的零件可直接用于装配,从而大幅减少了装配钳工的需求。
CAE技术也在意大利逐渐成熟。在注射模设计中,CAE分析软件被用来模拟塑料冲模过程和冷却过程,预测可能出现的缺陷。而在冲模设计中,CAE软件则模拟金属变形过程,分析应力应变分布,预测如破裂、起皱和回弹等缺陷。CAE技术在模具设计中的作用日益凸显,例如,意大利COMAU公司采用CAE技术后,试模时间减少了50%以上。
2、为了缩短制模周期并提高市场竞争力,意大利模具企业普遍采用高速切削加工技术。这种技术以高切削速度、高进给速度和高加工质量为特征,其效率远高于传统切削工艺。在生产中,这些企业广泛使用数控高速铣床,转数通常达到1.5万~3万r/min。高速铣削技术能显著缩短制模时间,且经高速铣削精加工后的模具型面仅需简单抛光即可使用,从而节省了大量修磨和抛光的时间。
3、快速成型技术与快速制模技术也得到了广泛的应用。随着市场竞争的加剧和产品更新换代速度的加快,这两种技术应运而生并迅速普及。在意大利等欧美模具展上,各种类型的快速成型设备如SLA、SLS、FDM和LOM等占据了显著位置,同时还有专门提供原型制造服务的机构和公司。
在意大利模具企业中,许多已将快速成型技术和快速制模技术结合应用于模具制造。他们利用快速原型技术制造产品零件的原型,再基于原型迅速制造出模具。例如,塑料模厂家常利用快速原型浇制硅橡胶模具,以少量翻制塑料件,非常适合于产品的试制阶段。
意大利的塑料橡胶加工机械与模具制造行业,作为意大利机械制造联盟的重要组成部分,涵盖了10个专用机械制造领域。该行业不仅拥有超过500项的欧洲专利,还以其高度的专业化、领先的技术和多样化的产品而著称。此外,为客户提供各种增值服务也是该行业的一大特色。据罗百辉透露,意大利的模具企业人均年销售额高达10万美元以上,显示出其强大的市场竞争力。目前,该行业的产值在机械制造联盟的总产值中占据了16.5%的份额,地位举足轻重。同时,其产品主要出口到欧盟国家,出口金额占比达到47%,彰显了其在国际市场上的影响力。凭借先进的技术和管理模式,意大利模具企业生产的大型、精密、复杂模具,对汽车、电子、通讯、家电等产业的发展起到了至关重要的推动作用,同时也为企业带来了显著的经济效益。
美国模具业的现状与挑战
美国模具业目前拥有约7000家企业,其中90%以上为规模较小,员工人数不超过50人的企业。随着工业化进程的深入,美国模具业已发展成为世界领先的高技术产业。模具钢的生产供应已实现标准化,而设计制造过程中则普遍采用了CAD/CAE/CAM技术。在加工工艺和检验检测方面,美国也配备了先进的设备,使得大型、复杂、精密模具的发展达到了世界领先水平。然而,进入上世纪90年代后,美国经济开始面临后工业化时代的大调整和国际市场的激烈竞争。这种竞争不仅来自于成本压力,还包括时间压力和竞争压力的多重挑战。
日本模具业的现状与挑战
尽管日本模具工业曾一度保持世界领先地位,并在1998年达到产值高峰,但近年来其发展已逐渐停滞,至今未能恢复或超越1998年的水平。同时,模具生产企业数量也呈现逐年减少的趋势。据国际模具及五金塑胶产业供应商协会秘书长罗百辉分析,日本不仅在多个领域掌控着核心技术,还牢牢把握着产业链中利润最为丰厚的环节,使得全球其他市场的合资厂仅能获取组装环节的利润。这种“产业立国”的策略无疑值得中国企业借鉴。
然而,当前国际形势复杂多变,需要警惕的是对冲基金及资本家可能通过制造舆论、夸大损失等方式,趁机抽走资金,这将对全球经济发展造成严重冲击。特别是对于日本这样的模具制造大国来说,一旦资本被抽走,将可能对整个全球产业关联体造成重大影响。
近年来,由于全球性金融危机和特大地震的影响,日本模具的主要使用行业——汽车工业和半导体工业均陷入了滑坡。目前,许多企业的订单量仅为最佳年份的20%~40%,工厂开工不足,甚至有些已经开始倒闭,企业数量逐月减少。面对这一系列挑战,日本模具界人士深感忧虑,特别是担心经验丰富的人才流向国外。人才流失将对日本模具业的未来发展构成威胁,因此如何积极应对当前困境已成为业界的一大课题。日本模具界及政府相关部门已开始深入思考模具工业的未来发展方向。
①积极运用高新技术,推动模具业的数字化、信息化进程;
②探索模具在新能源、新材料以及医疗、航天等新兴领域的应用;
③拓展模具产业链,实现多元化经营;
④持续更新行业知识,保持技术领先;
⑤加强产学研合作,推动模具技术的研发与创新。
此外,日本经济产业省已成立“素形材技术战略研讨委员会”,并发布了《素形材技术战略》指南,旨在通过掌握关键技术,牢牢把握全球制造业的命脉。
中国模具制造装备应用面临新挑战
在CCMT2018展会上,中国模具工业协会秘书长秦珂发表了关于“中国模具产业与现代制造业共依共存共发展”的主题报告。该报告深入探讨了模具市场的现状、模具装备的进展,以及模具产业未来的发展方向和对装备的需求。
随着模具创新与技术进步的加速,新技术的涌现和新材料、新成形的应用,推动了模具新结构、新产品的不断涌现。技术创新已成为模具产业发展的主要驱动力,标志着模具产业创新已从以往的跟踪为主,迈向了跟踪与并跑并存的新阶段。
行业的提质增效和优化升级在加速进行,精细化、自动化、信息化、一体化、网络化、智能化成为行业发展的关键词。模具产品正朝着大型、精密、高性能、集成化的方向发展,对模具制造装备的应用也提出了新的要求。
模具企业需要应对多方面的挑战,包括提高设备利用率、优化人机配比,实施基准和知识库管理、零件化和模块化制造,实现加工单元的自动化,以及大量专用设备的投入等。同时,制造过程控制和结果管理也成为模具企业不可或缺的一部分。
新加坡的IT模具发展专长
尽管新加坡人口仅有300万,但其模具工业在上世纪80至90年代间,凭借政府的大力扶持与多项政策推动,实现了迅猛增长,为新加坡的经济腾飞注入了强大动力。如今,该国拥有超过1000家模具及精密加工相关企业,年产值高达45亿人民币以上,稳居亚洲模具业的重要地位。值得一提的是,多家模具企业已成功上市。这些企业中,有超过65%专注于为IT电子产业提供配套模具,尽管它们并非生产大型模具,但每一件产品都体现了高精密与高技术的融合。新加坡的模具企业主要聚焦于半导体框架、封装模具、五金冲压模具、塑胶模具以及硅橡胶模具等多个领域。
澳大利亚汽车冲压模具的需求
近年来,澳大利亚经济持续快速发展,预计未来几年仍将保持增长态势。然而,其模具制造业,特别是冲压模具的制造能力,未能跟上经济发展的步伐。因此,澳大利亚急需从国外引进先进的冲压模具制造技术。在这方面,中国模具业具有显著优势,市场潜力巨大。
值得注意的是,澳大利亚汽车模具设计制造所采用的软件,如UG、PROE、catia和euclid,与中国模具企业使用的软件高度契合,这为两国间的技术交流和合作奠定了坚实基础。同时,CAE分析软件和模拟成型分析软件的相似性,进一步促进了双方在模具领域的深度合作。
澳大利亚模具协会、阿德莱德模办以及墨尔本模协等机构对中国模具市场和制造企业表现出浓厚兴趣,这无疑将为中国向澳大利亚出口模具创造更多商机。
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