當(dāng)今世界，隨著生產(chǎn)力水平的不斷提高及裝備制造業(yè)的飛速發(fā)展，金屬板類件制品的需求也在快速增長。在機械制造、航空航天、船舶艦艇、各種車輛、壓力容器乃至建筑裝潢、城市雕塑等許多領(lǐng)域，對三維曲面板類件都有大量的需求。這些板類件的三維曲面成形通常要采用模具成形或手工制造方式來實現(xiàn)。但由于模具的制造費用昂貴，動輒幾十萬元、幾百萬元乃至上千萬元，加工周期較長，需要5、6個月甚至10幾個月。而且產(chǎn)品一旦換型，模具也必須隨之更換，不利于產(chǎn)品的更新?lián)Q代，制約著制造業(yè)的快速發(fā)展。而手工成形又存在質(zhì)量差、效率低、勞動強度大等缺點。在市場競爭越來越激烈的今天，裝備制造業(yè)需要出現(xiàn)快速柔性的先進制造設(shè)備來實現(xiàn)三維曲面件的生產(chǎn)。

　　多點數(shù)字化成形設(shè)備就是這樣一種先進的柔性制造裝備。該裝備把塑性成形技術(shù)和計算機技術(shù)結(jié)合為一體，實現(xiàn)了板類件成形過程的自動化；它不需要模具，在一臺設(shè)備上即可進行多種三維曲面板類件的制造，省去了產(chǎn)品開發(fā)與制造過程中因模具設(shè)計、制造、調(diào)試、修改等復(fù)雜過程所耗費的時間和資金，顯著縮短研制及生產(chǎn)周期，能對產(chǎn)品的更新?lián)Q代做出快速響應(yīng)。

　　多點數(shù)字化成形裝備是擁有高科技含量的世界級前沿產(chǎn)品，國外在這方面還處于實驗室開發(fā)與研制階段，而在我國卻有一家公司能夠研制、生產(chǎn)和銷售其系列設(shè)備，這就是長春瑞光科技有限公司（以下簡稱瑞光公司）。該公司是由吉林大學(xué)組建的產(chǎn)學(xué)研實體，位于長春市高新技術(shù)開發(fā)區(qū)。他們不僅率先研制出了世界首臺商品化的多點數(shù)字化成形裝備，而且還首次實現(xiàn)了該設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化，并將該設(shè)備成功應(yīng)用于鳥巢建筑工程、高速列車、船體外板、醫(yī)學(xué)工程等多個領(lǐng)域，發(fā)揮了巨大的作用，為我國乃至世界的裝備制造業(yè)進步起到了積極的促進作用。

　　北京奧運會主場館———鳥巢建筑工程在施工時，遇到多項技術(shù)難題；其中一大難題就是鳥巢建筑中大量使用的大型彎扭箱形鋼板構(gòu)件需要成形。其三維扭曲像麻花一樣，各構(gòu)件的彎扭形狀與尺寸都不一樣，而且所用高強度鋼板的厚度從10mm變化到60mm，成形相當(dāng)困難。如采用模具成形，將花費巨額的模具制造費用；采用水火彎板等手工方法成形，由于很難實現(xiàn)連續(xù)的圓滑成形，不易保證成形精度。而多點成形技術(shù)可以調(diào)整矩陣狀排列的沖頭高度構(gòu)成任意形狀，很容易實現(xiàn)彎扭鋼構(gòu)件的成形。承擔(dān)鳥巢建筑鋼構(gòu)件制造任務(wù)的浙江精工鋼結(jié)構(gòu)有限公司通過調(diào)研，認(rèn)為這項技術(shù)非常好，雖然還沒有用于生產(chǎn)這種較厚的高強度鋼板的先例，但是非常值得一試。而且通過對原尺寸1/4大小的鋼板件進行試驗成形后取得了良好的實驗效果，這更增加了他們的信心，于是他們委托吉林大學(xué)與瑞光公司制造了一臺SM150型大噸位快速調(diào)形多點數(shù)字化成形系統(tǒng)。設(shè)備交付使用后，不僅達到了模具成形的效果，而且完全節(jié)省了昂貴的模具費用；并且成形效率非常高，10多分鐘就能完成一塊大型鋼板的彎扭成形，一天就可以成形幾十塊鋼板。在承擔(dān)“鳥巢”工程全部24榀門式桁架鋼結(jié)構(gòu)制造的三個企業(yè)中，“浙江精工”任務(wù)量最大，且起步最晚。但他們采用多點成形機，很快就完成了任務(wù)，主要原因就是另兩家還是采用傳統(tǒng)的火攻成形法，需要大量熟練的技術(shù)工人加班加點用火槍烤鋼板。不僅耗費大量體力，而且生產(chǎn)環(huán)境差，一般一至兩天才能成形一塊彎扭鋼構(gòu)件，生產(chǎn)速度非常慢。而“浙江精工”應(yīng)用了多點數(shù)字化成形設(shè)備，不到1個小時就可以完成好幾塊形狀復(fù)雜的彎扭鋼板件成形，加工速度快，輕松地提前完成了所承擔(dān)的加工任務(wù)。

　　多點數(shù)字化成形裝備首先是可以實現(xiàn)快速、柔性成形，其次是加工出的產(chǎn)品質(zhì)量很高。用傳統(tǒng)方法成形，不同厚度鋼板的彎曲成形和幾何尺寸需由人工來掌控，加工精度很難把握；每塊鋼板加工成形后再拼裝焊接時難度更大，因此主架構(gòu)質(zhì)量不容易保證，且曲面不圓滑，表面粗糙。而用由電腦控制的多點成形設(shè)備加工，由于每塊鋼板的形狀和尺寸十分精確，因此拼裝焊接時非常方便；不但保證了“鳥巢”鋼構(gòu)件的質(zhì)量，而且表面非常圓滑和美觀。

　　使用該裝備可以使加工費用大大降低。用傳統(tǒng)方法成形，除需要請專家和大量的老技工外，還需要配置彎板機等輔助加工設(shè)備及火攻加熱、冷卻等所需的各種裝備，再加上能源等消耗，人工費和其他費用加在一起耗資不菲。而用多點數(shù)字化成形設(shè)備，除購置設(shè)備一次性投入外，以上其他費用大大降低。而且這種設(shè)備還可以做為體現(xiàn)企業(yè)的重要裝備和加工生產(chǎn)能力的標(biāo)志性裝備，長期使企業(yè)受益。

　　另外，使用該設(shè)備還減少了污染和噪音，實現(xiàn)了環(huán)保和綠色制造。用傳統(tǒng)方法由于需加熱、冷卻和人工敲擊成形，煙塵及噪音很大，加工場所環(huán)境較差，污染嚴(yán)重。而用多點成形設(shè)備加工，由于是冷壓成形，無噪音，無煙塵，無熱烤，操作環(huán)境得到大大改善。
 
　　在由浙江省科委委托紹興市科委召開的鑒定會上，專程從北京趕來的專家對“浙江精工”此次承擔(dān)的“鳥巢”工程項目給予了高度評價，即：“任務(wù)最重，起步最晚，進度最快，質(zhì)量最好。”“浙江精工”對此次與“瑞光公司”及吉林大學(xué)的合作也非常滿意，特地贈送了他們一塊匾，上書兩行金色大字：“奧運鳥巢攻難關(guān)，多點成形顯神通”。

　　我國最大的鐵路客車生產(chǎn)廠之一———長春軌道客車股份有限公司承擔(dān)了研制流線型高速列車的任務(wù)，該任務(wù)技術(shù)難度大，時間緊，任務(wù)急。特別是流線型車頭的覆蓋件，如果用模具生產(chǎn)，需要做50～80套模具，制造周期至少需要半年以上。為此他們找到了瑞光公司，并購置了多點數(shù)字化成形設(shè)備。該公司應(yīng)用多點成形機很快就生產(chǎn)出了幾十種成形難度較大的車頭覆蓋件，按原工藝方案生產(chǎn)新車型的模具需6~8個月時間，采用多點成形技術(shù)后，僅用幾天的時間就完成了一臺新車型的車頭覆蓋件成形，大大縮短了開發(fā)周期，提高了成形效率與成形質(zhì)量；同時，顯著地降低了工人的勞動強度，改善了工作環(huán)境。

　　目前國內(nèi)外的船體外板加工仍然采用火攻成形法，效率低、勞動強度大，耗費大量人力和時間，其產(chǎn)品質(zhì)量和精度很難滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)需求。如果要用鈦合金材料制造船體外板就存在更加突出的問題，船體的鈦合金外板難于成形，回彈又極大，采用傳統(tǒng)方法不僅效率低、生產(chǎn)周期長，而且表面質(zhì)量也很差。如果表面質(zhì)量不能保證，必然會降低板材強度，減少使用壽命，存在一定的安全隱患。為此，瑞光公司與某研究所進行了技術(shù)交流和探討，相關(guān)研究人員聽完介紹后，一致認(rèn)為多點成形法切實可行，便決定進行調(diào)研并做相關(guān)的成形實驗。經(jīng)過兩三輪的成形實驗，其效果非常好，成形后的鈦合金板表面光滑，沒有一點凸凹壓痕，完全符合各項參數(shù)及安全要求。這項技術(shù)獲得該研究所技術(shù)人員高度認(rèn)可和好評，訂制了一臺較大臺面的多點成形壓力機，圓滿地解決了船體外板的鈦合金成形問題。

　　在航空航天領(lǐng)域，飛機蒙皮件的成形需大量的拉形模具，傳統(tǒng)拉形模具制造周期長，成本高，嚴(yán)重制約新機型開發(fā)進程。采用柔性的、可重構(gòu)的多點數(shù)字化調(diào)形模具代替實體拉形模具，能夠?qū)崿F(xiàn)飛機零件的數(shù)字化成形，快速制造出飛機蒙皮件，極大縮短制造周期。預(yù)計一個新機型的蒙皮類零件，從設(shè)計到生產(chǎn)全過程可在數(shù)周內(nèi)完成，可節(jié)省模具費用數(shù)百萬元至上千萬元。目前，瑞光公司采用多點成形技術(shù)已生產(chǎn)出多種合格的蒙皮拉形件，為飛機蒙皮的數(shù)字化制造開辟了道路。我國多家飛機制造企業(yè)及研究部門通過與瑞光公司多次交流和探討，并進行實地考察后，特別看好多點成形技術(shù)在飛機鈑金件數(shù)字化制造中的應(yīng)用前景。多點成形機已被成都飛機工業(yè)（集團）有限責(zé)任公司等列為飛機鈑金件數(shù)字化制造工程中的重點裝備，并開始訂購相關(guān)設(shè)備。此外，瑞光公司還為某衛(wèi)星制造廠進行了衛(wèi)星網(wǎng)格壁板成形實驗，取得了令人滿意的效果。

　　說來令人難以置信，多點數(shù)字化成形機還被應(yīng)用到了醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。過去，人腦顱骨受傷缺損后，修補所用的材料主要是有機玻璃、骨水泥等，這些修補材料多存在組織相容性差、易感染、耐腐蝕性及硬度較差等缺點，并且一定時間后需要重新更換，給患者帶來諸多不便和很大痛苦。現(xiàn)在較常用的修復(fù)材料是鈦合金網(wǎng)板，但是鈦網(wǎng)板硬度較高，很難塑形，且塑形后回彈很大。傳統(tǒng)的成形方法是手工塑形，需要通過一次又一次的手工敲打一點點成形，不僅費時費力，影響生物力學(xué)性能，還直接影響手術(shù)效果，并且外形也不能令患者滿意。而采用多點數(shù)字化成形技術(shù)，這些問題都迎刃而解，很好地解決了鈦板塑形問題。這項技術(shù)首先根據(jù)CT斷層照片完成顱骨修補部位的三維重建，然后進行修復(fù)體的數(shù)字化設(shè)計、模擬裝配、優(yōu)化工藝參數(shù)，最后將設(shè)計好的修復(fù)體數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)蕉帱c成形機上制造出修復(fù)體。從拿到CT數(shù)據(jù)開始到制作出合格的顱骨修復(fù)體只需兩小時左右，不但制作效率高，而且非常適用于顱骨修補個性化的特點。該技術(shù)實現(xiàn)了鈦網(wǎng)板修復(fù)體的精確塑形，尤其是在形狀復(fù)雜的部位，如前額、眶上緣、顳窩等顱骨缺損處的鈦板塑形形狀準(zhǔn)確，完全匹配，達到了滿意的整形效果。幾年來，瑞光公司已為吉林大學(xué)第一醫(yī)院、吉林省人民醫(yī)院、北京天壇醫(yī)院、天津環(huán)湖醫(yī)院、唐山工人醫(yī)院、秦皇島第一醫(yī)院、黑龍江省醫(yī)院等多家醫(yī)院加工了數(shù)百片鈦網(wǎng)板顱骨修復(fù)體，塑形后的形狀與患者缺損部位完全吻合，既減少了手術(shù)風(fēng)險，也使術(shù)后頭部形狀美觀，院方和患者均非常滿意。
 
　　不少國外的大學(xué)和企業(yè)得知中國瑞光公司有這樣一項技術(shù)和產(chǎn)品后，紛紛打電話來咨詢和了解，并有多家國外企業(yè)特地到瑞光公司來考察和交流，瑞光公司也多次派人出國講學(xué)與交流。韓國的幾家企業(yè)慕名而來，參觀了瑞光公司的應(yīng)用示范實驗室，并觀看了三維曲面件的壓制過程，看完后都大為贊嘆。韓國釜山大學(xué)與韓國UNOKO機械工程有限公司經(jīng)過幾次來公司進行調(diào)研與試驗后，認(rèn)為該設(shè)備正是他們所需求的設(shè)備，于是訂制了一臺具有200噸壓力的多點數(shù)字化成形機，打算用于船板及其他板類件成形。瑞光公司在與之簽訂合同后，立即組織生產(chǎn)，不到半年時間就制造出YAM10-200型多點數(shù)字化成形機，該設(shè)備小行程調(diào)形時間在8分鐘以內(nèi)，中行程調(diào)形時間在13分鐘以內(nèi)，調(diào)形效率很高。順利出口到韓國后，韓國用戶使用其進行了多種中厚板件的成形。他們對該設(shè)備給予了很高的評價，認(rèn)為其成形效果比他們預(yù)期的還好，而且他們還想再訂購大型的多點成形裝備。

　　目前，瑞光公司正在穩(wěn)步發(fā)展，已生產(chǎn)出YAM與SM兩個系列十余個品種的多點數(shù)字化成形壓力機，其中有3個型號的多點成形機通過了省級新產(chǎn)品鑒定。同時，多點數(shù)字化成形技術(shù)還被列入國家重點攻關(guān)計劃、國家863高技術(shù)計劃、國家自然科學(xué)基金、國家級火炬計劃、國家科技成果重點推廣計劃、科技部中小企業(yè)創(chuàng)新基金及國家重點新產(chǎn)品等十多項國家級項目。已經(jīng)申報了國家發(fā)明專利十項，國際專利一項，其中已有五項發(fā)明專利獲得授權(quán)，三項實用新型專利獲得授權(quán)，國際專利已公開。相關(guān)成果先后獲得高等學(xué)校科技進步一等獎、機械工業(yè)科技進步一等獎、吉林省科技進步一等獎及上海國際工業(yè)博覽會創(chuàng)新獎。

　　由國內(nèi)多位機械、材料等方面的著名教授、專家組成的國家重點科技攻關(guān)項目的驗收、鑒定委員會對這些成果的評價如下：“多點成形技術(shù)是傳統(tǒng)的板類件三維曲面成形生產(chǎn)方式的重大創(chuàng)新，具有良好的市場前景。該項目在多點成形設(shè)備、多點成形理論與實用技術(shù)的研究成果已達到了國際領(lǐng)先水平，已具備工業(yè)應(yīng)用條件”。