2025年年初,MAN公司在纽伦堡的一条6缸发动机生产线正式投产。在生产设备中,包括约100台机床,用于气缸头、缸体和凸轮轴的生产,其具有较高的自动化程度,专门为高速度和高精度而设计。
纽伦堡的新工厂是MAN公司技术领先的商用车驱动技术中心。该工厂为MAN公司生产卡车和公共汽车所需的发动机和驱动部件。此外。该工厂还按照外部客户的订单生产高性能发动机,例如热电厂、海运船舶和农业领域中使用的V12发动机。纽伦堡工厂也非常关注未来新型技术的发展趋势,正在建造一个车用电池生产厂,计划每年为自己的商用车生产多达10万个电池组件。除了生产制造之外,纽伦堡工厂也是一个汽车驱动技术和创新技术研发中心,目前的核心业务是生产直列6缸发动机。为此, 工厂专门为生产D30型发动机的核心部件,建造了包含新生产车间在内的现代化生产基础设施。
图1 采用最小润滑技术后,所产生的油雾中95%微粒直径都在1 μm之内。Absolent公司研发生产的通风换气设备是专门分离这些微细油雾颗粒的设备
专注于精度与产能
用于生产缸盖、机身和凸轮轴的先进生产车间占地面积为15 000 m3。生产工艺和生产流程是与Grob公司共同制定的,并在现场完成的。不同的生产线高效地连接在一起,并能实现非常高的机械加工精度。缸盖和机身几乎全部都是在Grob公司设计制造的加工中心上完成的,所使用的铸造毛坯是由瑞典Scania铸造厂供应的。
“我们的生产线实现了高度自动化,覆盖了从物流供应、原料投入到成品零部件产出的全流程。” 工厂规划设计专家Johannes Weiss先生表示。
高度自动化的发动机制造
在现代化的生产车间里,约有100台设备投入使用。铸造毛坯全自动地运送到生产线,从托盘上取出,并通过Grob公司的线性桁架机械手单元送入生产线的机械加工机床。该生产线集成了洗涤技术装备和装配工作站;例如将部件压入缸盖和发动机块。
此外,生产线采用符合人体工程学的布局:三条生产线都采用了U型设计,以确保操作人员的行走路线最短,便于直接沟通。员工的主要任务是质量保证和故障排除。
发动机的生产制造过程是从切削铸件的轴承开始。首先是铣削加工定位夹紧的基准点,以便铸件在下一步切削加工中能够可靠定位装夹。其次,铸件半成品通过高度自动化的输送带运输到下一台切削设备中。瑞士制造商还专门为这一新生产车间设计和制造了全新的空气过滤系统和抽吸系统。
早在2018年,德国Absolent公司就为MAN公司的纽伦堡工厂提供了第一套通风换气技术系统。当时,机械制造商Grob公司是负责通风换气技术系统的总承包商。在第一次合作中,Absolent公司就以其过滤系统的卓越品质赢得了这家商用车制造商的青睐。这证实了Absolent解决方案在苛刻的工业应用中具有良好的耐磨性和效率。。该空气过滤系统可以确保提供可靠的H13标准过滤,并具有非常长的使用寿命。
“从根本上讲,我们的理念是相同的,只是在更大的层面上,我们的客户是MAN公司,” Sprockhövel市Absolent Air Care有限公司的销售经理Hartmut Enderle先生强调道。Absolent公司作为总承包商,负责14套空气过滤气系统的设计、交付和安装工作。在项目的整个实施过程中,MAN公司和Absolent公司团队密切合作,以便设计制造的通风换气系统能够满足客户的所有要求,同时也可开发出满足客户定制化需求的解决方案。在MAN公司工作多年,且有着丰富设计经验的规划设计师Manfred Fries先生介绍道:“我们对Absolent公司在适应挑战性的个性化要求,以及在无缝沟通的灵活性表现非常满意。”
稳步推进的项目
大型项目的实施理所当然需要时间。因此,早在2022年,这家商用车制造商就向德国Absolent公司提出了关于吸尘技术的要求。当时,MAN公司计划在纽伦堡工厂建造一条先进的6缸发动机生产线,并在瑞典和巴西的Scania公司进行相同的规划。在回忆纽伦堡工厂的规划过程时,Manfred Fries先生表示:“我们已经在其他生产车间中使用了Absolent公司生产制造的通风换气系统,系统更换过滤芯所需的时间较长,是我们选择该公司系统的主要因素,也促使我们再次选择Absolent公司的通风换气系统。”
在纽伦堡工厂中,原计划为16条生产线配备抽吸系统,Hartnmut Enderle先生表示:“我们的设计任务书有数百页,涵盖了对过滤技术、吸尘技术、通风换气控制乃至管接头的要求。”整个机床配置方案中,有许多Grob公司设备组成了一个个“孤岛式”设备配置方案。最小的孤岛设备群配用的通风换气系统所需的吸尘能力为4000 m3,最大的孤岛群则需要的吸尘能力为12 000 m3。Hartmut Enderle先生继续说道:“最终我们再次优化了纽伦堡工厂厂的工艺流程,只安装了14套通风换气系统。”
通过采用集中式换气管路,而非单机独立换气,从而进一步显著提升它们的维护保养性能。MAN公司的专家坚信,过滤器较长的使用寿命和令人信服的碳中和证明了该方案的额可持续性。
图2 易于使用:在过去的生产车间里,每台切削加工设备都有自己的通风换气设备。在纽伦堡新工厂,商用车驱动系统使用了集中控制的中央通风换气系统。这有助于提高通风换气设备的维护保养性能和可用性
有效的通风换气
在新的商用车驱动系统生产过程中,MAN公司依靠通风换气技术来满足驱动系统生产过程中的不同要求。首先,这些生产线使用了各种不同的冷却润滑剂和不同的切削加工技术系统,从产生粉尘的干切削加工到最小量冷却润滑,直至喷射冷却液的湿加工。同时,粗加工过程中冷却液确保了加工设备的冷却,能够有效排出切削加工设备的热量、保持加工精度和工艺过程的稳定性。新工厂的冷却系统建立在中央控制系统基础上的,这种KSS湿式冷却润滑系统提供了恒定的切削加工温度,以确保加工中心恒定的工作条件。Manfred Fries先生强调道:“这对确保生产质量、工艺过程可靠性和较高的生产节拍都是至关重要的。”
尤其在采用最小量润滑工艺(MMS)时,切削过程中会产生小于1 μm的细油雾,这对冷却润滑液的清洁过滤提出了很高要求。Absolent公司为此专门研发了A-Snoke系列油雾过滤器,能够有效过滤此类含微细颗粒的润滑油。
而在传统湿加工(KSS冷却润滑)过程中,MAN公司则采用了Absolent另一款Mist系列过滤设备,专为过滤常见的乳液雾设计。针对不同工艺的过滤需求,Absolent公司排尘技术专家Hartmut Enderle先生解释道:“我们无法用单一过滤器完成所有任务,因此设备可根据被过滤介质的差异,灵活调整过滤材料,确保其适应具体应用场景。这套系统在三班制连续生产条件下,设计使用寿命可达三年。”
此外,过滤系统在调试阶段会依据测试数据进行优化,滤芯更换及日常维护均可直接在工作现场完成,保障了生产连续性与运行可靠性。
最后,在通风换气系统设计中,不同加工工艺所产生的气溶胶负荷是关键考量因素。应Grob公司的要求,Absolent公司为其提供了整套定制化解决方案:该通风系统采用差异化过滤设计,针对不同生产环节所产生的油雾与乳液雾进行分别处理。这一设计优化了纽伦堡工厂的通风过滤流程,从而高效确保了生产环境的清洁度。
通过三维技术优化管道布局
定制化的通风换气系统通过缩短管道路径,有效减少了能源损耗。其中,基于三维技术的管道设计与系统优化是实现高效、精确布局的关键。设计团队在Grob公司提供的Absolent Step数据基础上,利用集成于三维软件中的信息,预先完成通风管道的详细三维设计,并在签约前即可进行适应性调整。为实现更优的气流组织,系统采用变频器并结合深思熟虑的管道设计,例如,以角度小于45°的支管接头替代传统的T型三通。此外,过滤设备的安装位置经由MAN公司与Absolent公司双方共同协商确定,以确保管道能够尽量靠近污染源头,缩短路径长度。这不仅降低了额外的压力损失,也进一步提升了系统能效。
Harmut Enderle先生解释道:“我们预先采用3D技术完成管道系统的整体规划与设计,并逐段测量确定每段管道的具体尺寸,类似建筑中上下水管的布置原理。随着接入主管的设备增多,主管道的横截面尺寸也相应增大,从而确保稳定的容积流量与更低的能耗。”最终,14台通风设备仅通过总长700 m的管道系统,实现了每小时高达104 000 m3的排气总量。新厂单台设备的通风能力则在4000~12 000 m3/h之间。
基于3D管道布局数据,可精准采购所需管件、连接件、密封件和其他附件,并精确核算通风系统的安装费用。在系统选型过程中,管道材料也经过了针对性优化。例如,为避免长期使用可能产生的泄漏问题,系统未采用圆形薄金属板管道。
节能型工业吸尘装置
“对我们而言,通风换气系统的优化至关重要。Absolent公司经过全面考虑的通风解决方案,不仅完全符合我们的技术要求,也契合纽伦堡工厂对生产效率与可持续发展的长远愿景。” Manfred Fries先生表示。从长期发展角度看,企业关注的重点已从初始投资成本转向能源消耗成本与设备使用寿命。Absolent公司凭借其专业经验、创新的过滤技术,以及易于维护的通风设备设计,赢得了Manfred Fries先生的高度认可。
除了高效节能(实际能耗比预期低50%)之外,体现全生命周期成本的总拥有成本(TCO)也是选择通风换气技术的关键因素。在通风换气系统移交过程中,Absolent公司所提供的能耗预测值也经过了细致验证与评估。
此外,系统采用的耐用型H13 HEPA过滤器,能在整个生命周期内显著降低运行与维护成本。另一个重要优化在于,纽伦堡工厂的通风控制系统集成了智能控制技术:当某台通风设备停运时,排气阀会自动关闭,系统负压随之上升,从而降低整体运行功率。Manfred Fries先生指出:“这一控制方式既能确保系统始终处于最佳工作状态,也有效延长了过滤器的使用寿命。”
该系统的另一大亮点在于实现了过滤设备的热能回收利用。夏季,通风系统将热空气直接排出室外;冬季,则通过回收处理后的热空气,用于车间供暖。这一设计不仅降低了工厂的采暖能耗,同时也改善了车间内部的室内气候环境。
此外,生产车间内的空气质量至关重要。H13 HEPA过滤器能有效截留微细颗粒物,防止其进入循环空气,从而保障员工健康与安全。同时,经过滤后排放的洁净空气也可避免颗粒物在热交换器内部沉积,防止设备因长期运行而导致效率下降。正如Hartmut Enderle先生所言:“清洁的空气能有效避免颗粒物在热交换器上沉积,从而确保设备效率长期保持稳定。”
降低噪音的重要性
在纽伦堡新工厂的规划设计中,降低噪音同样是重点考量之一。检测数据显示,所有测点的噪音值均低于规定的65分贝标准。除了技术层面的降噪措施,通风设备的易操作性也对运行效率具有重要影响。此外,对维护人员开展的技术培训,进一步确保了设备有效维护与过滤器定期更换等工作的落实。
结语
通过精心规划的管道系统、智能控制技术以及定制化过滤方案,MAN公司纽伦堡新工厂显著降低了能源消耗,同时实现了更高效、更稳定的运行。
总而言之,凭借周密的工厂规划、先进的通风换气技术以及高效的热能回收系统,MAN公司成功打造出一个创新的商用车驱动系统制造基地。该工厂不仅保障了员工的健康与安全,也切实推动了企业的可持续发展目标。
2025-12-31
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