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“如何让二维的涂附磨具再增加一个维度”—投资建设一个研发中心的必要性

关键词 涂附磨具 , 研发中心|2020-07-28 10:32:21|协会动态|来源 涂附磨具分会
摘要 海因茨·于尔根·邓恩(HeinzJüergenDern)在长达20多年的工作生涯中,我曾多次来到中国,拜访过很多中国涂附磨具企业。常见的一个情景是,中国公司的老板直接跟客户谈生意,...

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海因茨·于尔根·邓恩(HeinzJüergenDern)

在长达20多年的工作生涯中,我曾多次来到中国,拜访过很多中国涂附磨具企业。常见的一个情景是,中国公司的老板直接跟客户谈生意,很少见到公司的研发人员。当问及原因时,他们常常会说“工程师到现场做生产去了”。而且企业里也很少有专门的研发工程师。所以我很少有机会见到企业的研发人员并能够与他们交流。

今天我要用事实来说明,企业应该怎么去做研发工作;同时我要推广一下我的理念:怎么更好地去做新产品?非常有必要投资建设一个强大的属于企业自己的研发团队!

一、从GDP看中国和德国涂附磨具

从中国、欧洲和德国的GDP增长对比图(图1)上可以看到,2008年金融危机时期,欧洲和德国的GDP有很大一段下跌,直到2010年得到了恢复。之后虽然只有1个百分点的增长,但也很开心。而在中国,前些年GDP都是两位数增长,最近几年也成了个位数。中国和欧洲的增长也越来越接近了,以后会不会就是这个趋势呢?

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图1 中国与欧洲、德国的GDP增长对比图

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图2 德国涂附磨具的发展

图2主要展示的是德国涂附磨具的发展,包括布基产品、纸基产品、钢纸磨片产品,还有纸基和布基混合产品。可以看到,德国在2008年之前,涂附磨具的增长一直不错。在2008、2009年由于金融危机,有一个大的回落,之后虽然有恢复,但远没有恢复到之前最辉煌的时候。

在2006年的时候,纸基产品有3000多万平米,现在不到2000万平米了,布基产品也是在2000万平米左右,德国制造遇到很大的困难,现在处于一个比较尴尬的境地。图上方有三条线:绿线、蓝线、白线,都是纸基布基的平米数,有一个很大的下跌,最主要的原因,是有个很重要的制造商把工厂关了。固结磨具也是如此,过去年产4万吨,在2009年下跌之后,只剩3千吨的产能了,再也恢复不到以前的水平了。现在,德国的磨料磨具行业遇到了很困难的局面。

二、提升服务与创新发展

为了未来更好地发展,我们必须要有一些新的措施。经济增长是必须的,只有这样才能有发展,要不然都会遇到很大问题。在这样的环境当中,我们要怎么生存下来?为了更好地发展,必须要有一些策略,一定要让自己专业化,提高服务水平,创新服务。比如说,在行业中可以做领袖,靠成本驱动,让公司深入地发展,只要成本够低,你依然可以获得更多客户。比如说,你可以通过缩减研发团队人数来控制成本,让公司继续活下去。只要是足够低价的产品,卖出去足够的量,你依然可以获得一些利润。这是第一种:成本领先。

第二种是服务领先。如果你的服务做得足够好、足够强大,你也可以让你的公司继续生存下去。我发现有一些竞争对手,虽然很小,但非常具有竞争力。他建立了很大的仓库,并拥有各种各样的产品,能在第一时间及时送货,所以这是他们挣钱的模式,他们可以很好的活着。

另外就是质量领先,你必须要做出好产品质量,需要有特点的产品,这也需要有强大的技术支持,研发出好的产品。图3是世界发达国家/地区与中国企业研发投入的对比图,希望中国制造企业,以后多投入研发费用,能和北美和欧洲的企业形成同样的竞争。以前那种活法和做法已经过时,只有不断创新,给客户提供更有效、更高质量的产品,这样才能活下来。

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图3 发达国家/地区和中国2013年度企业研发投入对比

三、与固结磨具相比,涂附磨具是二维的

图4是涂附磨具与固结磨具的差异对比,缺点是单层磨料耗损太快、没有细颗粒,需要变成多层磨料,理想化的完美情况是带有许多小型砂轮的涂附磨具,如图5所示。

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图4 涂附磨具与固结磨具的差异对比

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图5 理想化的完美涂附磨具结构

创新是必须的,同时创新也很难,但其实也许并没有那么难。在这里,和大家对比一下涂附磨具和固结磨具,他们都有各自的特点。涂附磨具是用静电植砂的方式植上去的,所以尖很容易朝上,会很锋利,在打磨时,只需要不太高的压力就可以完成切削;而固结磨具呢?它的矿砂东倒西歪,是不均匀分布的,相对来说,是比较钝的,表面没有涂附磨具那么锋利,需要更高的压力去磨削。

涂附磨具的再一个特点是柔性非常好,而固结磨具刚性很好,他们在不同的应用领域有不同的应用特点。涂附磨具也有一些问题,最大的问题就是刚才万隆博士提到的,磨粒的磨损只有10%,剩下的其实都没用。但是,对固结磨具来讲,它有很多层,当一层磨钝之后,它会继续产生新的磨层。这叫自锐性。磨具的自锐性,可以继续完成切削。涂附磨具只有一层,所以寿命短,固结磨具有多层,所以寿命长。

另外一个特点就是,对于涂附磨具而言,在磨削时,它的粗糙度会有变化,新砂带和旧砂带的粗糙度是不一样的。但是对于固结磨具来说,它基本上一致,因为固结磨具有多层,从头到尾粗糙度可以保持一致性。涂附磨具是二维的,只有长和宽,涂附涂附,就是在二维的世界上做一些磨料。而固结磨具是三维的,它不仅有长宽,还有高,有高就有厚度,意味着可以成为三维的。

四、把极小的砂轮涂附在背基上,就增加了一个维度

这也是我们今天的主题,加一个维度给二维磨料,那怎么做到呢?我们首先要把小砂轮,很小的砂轮放在背基上的话,是不是一种可行的办法呢?这样的话,这个产品就有了固结磨具的特点,它有多层磨料,可以每次不断翻出新的磨粒出来,可以延长它的寿命。所以说呢,把极小的砂轮涂附在一个背基上,它就具备了两种磨具的优势。第一就是它有多层,寿命长;第二就是柔韧性比较好,有了一个更好的保障。我们问自己,这样到底靠谱不靠谱呢?

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图6 几家公司的典型堆积磨料

现在市面上已经有好多3D磨料,或叫三维磨料,之前演讲中也提到很多,见图6所列。比如说,市面上VSM的CompactGrain,就是我们常说的堆积磨料。另外,像鹿牌和Hermes都有一些类似的磨料,Hermes的叫作Merkurit.另外一种叫空心球,Hermes有一种空心球磨料叫Hermesit,上面是另外一种结构,下面是空心的结构。还有一种磨料叫印刷磨料,比如说Klingspor的Noppex和3Mprinted。

另外,还有一种,叫微结构磨料,目前有3M的Trizact和圣戈班的NORaX。

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图7 3M公司的印刷磨料

请看图7。这是一种3D磨料?也叫印刷磨料,是3M的产品,在内部我们叫做复制技术,因为是把这种磨料复制,大块的重复涂附在背基上。在背基上可以做很多事情,你想要什么形状的,就可以做成什么形状的。另一种结构就是3M和圣戈班都有的磨料(图8),3M叫金字塔磨料,它的结构是由一些小的磨料,一层一层堆积起来的。

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图8 3M和圣戈班的金字塔磨料

在制造这个磨料的时候,3M和圣戈班都有自己的商业秘密。比如说,可能和市面上那些机器,包括粘接剂完全不一样。在胶的固化,或者在涂附过程中用了一些完全不同的技术。这可能是一种新的结构,对外界来说,可能还不是很了解的新一代的工艺。这是个很好的产品,可以做到更精确的磨削。这是他们几年前发明的。

那么我们还有机会创新吗?我们能不能利用现有的设备和现成的技术,继续对磨料进行3D结构的创新呢?做这件事情,其实并没有想象中那么难,我们可以很容易地找到一些固结磨具的配方。郑州还有一所专门做磨料磨具研究的大学,可以研究固结磨具的硬度、自锐性、气孔等等,有很大的人才库去研究这些固结磨具的配方。就是说,把磨料做成小砂球,或者叫做小砂轮,很小的堆积团。现在做堆积磨料技术,市面上比较容易找得到。咱们是涂附磨具协会,很多企业都有自己的涂附磨具生产线,各种技术在市面上都可以找得到,其实并没有那么难。


五、让我们来实践做这种三维的涂附磨具

那么我们就开始创新吧。创新之前我们可能要经历一些头脑风暴,要把数据找出来,看看哪些是最重要的。首先,磨料的粒径、粗细,对磨料来讲是第一位的。当我们把磨料粒度选定以后,我们要看一下,我们要做的小砂轮,就是砂球的尺寸有多大?因为我们要用磨料把它堆积起来。这个小砂球到底是由什么组成?这也是非常重要的,它会影响到磨具的性能。小砂球做好之后,我们怎么把它粘到背基上?到底需要重力植砂,还是要静电植砂呢?到底哪个更合适?这些都需要来确认。

我们现在就开始研究做这个小砂球。对于这个来说,现在市场上技术比较成熟。包括小砂球的磨料、填料、粘接剂、润滑剂,或者冷切削的一些添加剂等等,这些都是非常成熟的一些市场上的方案。所以,制作小砂球的这些混砂,把它们做成球形,然后再进行干燥,这些都是比较成熟和常见的工艺,也许,自己的工厂都可以做,或者从外面买,都很简单。

但是要把小砂球的一致性做得非常好,也不是一件简单的事情。所以说,还是需要专家、受过很好教育的人来做这个事情。混砂有各种方法。需要找到配方,要不然就做不成你想要的小砂球。就算是突破重重困难,已经做出了那个我们想要的小砂球,那么又会面临新的问题,就是在把小砂球涂附到背基上时,会遇到一些新的问题。

堆积磨料球或堆积磨料块,如果它是个球形的,你怎么涂附都无所谓。但是如果是长方形的,涂附时一定要注意,直立的和趴着的效果很不一样。如果做16#这种很粗很重的磨料,做静电植砂也不是很方便。把它做成砂球或堆积磨料块的东西,就会很重,做成之后怎么涂附上去呢?如果使用重力植砂,就如同演示的那样东倒西歪,很多东西压在下面,将产生灾难性的结果。怎么把这些小砂球或小砂棒这些堆积起来的东西涂附到上面呢?

就算涂附问题解决了,接下来又会面临新的问题。什么问题呢?这个小砂球,我们做成堆积磨料球,它不破碎,没有自锐性,很快就钝化了,这个怎么办?我们做这个堆积砂球或叫砂块之类的东西,它里面是有空隙的,这是固结磨具本身固有的一个特点。把它们粘到背基上,那些底胶就会渗透,它就会往上走,渗透到这个带有空隙的堆积磨料球里面。磨料球里面的空隙,本来是用来做研磨自锐性的,结果被底胶入侵了,里面有很多的胶,面上也有胶。堆积小砂球下面被底胶、上面被面胶全部给浸入了,相对之前,胶的含量越来越多。

这样浸入的胶越来越多,胶经过固化之后就变硬了,那么就完全改变了原来小砂球的配方。它本来应当是挺软的、空隙比较高的小砂球,现在胶已经塞满,就完全改变了小砂球的结构,相对变得很硬,很难产生自锐性,很难再破碎,相当于这个小砂球就废了。有时候整个面胶就会彻底把小砂球覆盖住了。

这样在涂胶的时候必须考虑到一些因素,首先必须让小砂球暴露出来。小砂球如不暴露出来,就不能产生磨削作用。如果出现这种情况,这批样品要重新拿回实验室做分析了。分析怎么控制胶的黏度,怎么让胶不会爬到小砂球的空隙里,这些都是需要非常强的化学工程师去做研究。

就算前边的问题都解决了,磨削磨到了一半的程度,接触面会越来越大,这意味着砂带的压强就会越来越小,这时候就会出现磨不下去的情况。出问题的时候,再返回实验室做分析,查找到底怎么回事儿?可能前边需要研发工程师来做,后边需要应用工程师来分析。

从开始的概念到现在,基本上做出产品了,那么是不是所有问题都解决了呢?不是。

六、不断在创新中解决新的问题

到了新阶段就有新问题,这就是磨料的污染问题。大家知道小砂球之间可能会有一个很大的磨粒,这个大磨粒高度和小砂球的高度差不多。在座的都是做涂附磨具的专业人士,如果先生产粗粒度的磨料,再生产细粒度磨料,需要把整个生产线都清理一遍,相当于把粗的磨料给清掉,这个大家应该非常熟悉。

但这些清扫是否足够呢?实际上,这些磨粒不光在植砂时,它在任何阶段都有可能混进去。比如在做小砂球的过程中,甚至在前边混砂的过程中,都有可能混进去很大的颗粒,这个颗粒可能会影响到整个产品的性能。当我们发现砂带划伤的时候,可能想把它找出来,但是想找到这个小磨粒,可能是非常难的,在工作室用显微镜找好几天都找不出结果来。到底是在面胶还是底胶?还是在小砂球的过程当中?每一个过程中它都有可能出现,这是个非常头疼很难解决的问题。这些问题不是一两个礼拜就能解决好的,可能你需要两年时间,才有可能把所有的问题都给解决掉。这些问题一个人解决不了,需要一个强大的研发团队做这些事情。所以要把这个事情做起来的话,需要笼络一批特别有经验有专业背景的专家,在一起才能够做成这么一件事情。

与其它国家相比,中国前些年在研发投入上比较少,创新能力不足,在高中端产品上缺乏优势。这些年中国正在奋起直追,发展得比较快,正在缩小与其它国家的差距。中国企业有的靠低成本,有的靠服务,有的靠质量。希望中国企业能够加大投入,做一些好的创新,让创新和品质引导企业更好发展。

我这一生都在做研发,我希望中国企业和研发人员,能够尽快缩小和欧美国家的差距。我在上大学的年代了解到毛主席的一句话:好好学习,天天向上。在这里跟大家共勉分享。毛主席在那个年代提出的话,对我们涂附磨具行业依然有激励和促进作用。在欧洲有一个说法,就是你不能停,你停下来的话,就意味着后退。用中国的话就是说,逆水行舟,不进则退。希望大家经营取得成功!


*本文为邓博士在《2017中国涂附磨具国际论坛》上的报告。王现翻译,袁文建、陈德光整理校对。


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