晏培杰

（南京工業(yè)大學(xué)先進(jìn)輕質(zhì)高性能材料研究中心，江蘇南京 210037）

引 言

輥壓成型技術(shù)經(jīng)過40 多年的發(fā)展，產(chǎn)品涵蓋礦山、建筑、汽車、機(jī)械、化工以及電子等眾多工業(yè)領(lǐng)域。輥壓成型行業(yè)從鋼鐵行業(yè)的一個小分支，逐步發(fā)展為鋼鐵材料深加工的重要方向。目前，國內(nèi)輥壓型材需求量已經(jīng)達(dá)到1.5 億噸/年。

隨著制造業(yè)水平的飛速進(jìn)步，對輥壓型材的外形和性能要求也在不斷提升。輥壓型材原材料已由單一的普碳鋼向高強鋼、鋁合金、鎂合金和鈦合金等輕質(zhì)材料發(fā)展。輥壓型材的截面形狀，也不再局限于傳統(tǒng)的圓形和方矩形，而是根據(jù)客戶需求進(jìn)行量身定制。輕量化、定制化和精密化，將是未來高端輥壓型材的必備特征。然而，國內(nèi)目前能夠生產(chǎn)高端輥壓型材的廠家寥寥無幾，造成高端輥壓型材大多依賴進(jìn)口的窘迫局面。

高端輥壓型材的研發(fā)，離不開定制輥壓成型技術(shù)的發(fā)展。定制輥壓成型技術(shù)通過提高輥壓成型產(chǎn)業(yè)鏈上下游之間的協(xié)同水平，實現(xiàn)輥壓型材的材料和結(jié)構(gòu)輕量化、截面形狀定制化、尺寸精度精密化，更好地助力制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級。以汽車零部件為例，定制輥壓成型技術(shù)開辟了以優(yōu)化截面形狀為主，而不是單純通過增加材料用量或者改善材料性能，來提高材料利用率的新途徑。

對于發(fā)展中國家而言，定制輥壓成型技術(shù)不但能夠節(jié)約能源和資源，還有助于輥壓型材的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。定制輥壓成型技術(shù)正處于快速發(fā)展期，對國內(nèi)輥壓成型行業(yè)提出更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。本文將從定制輥壓成型技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、解決方案以及典型應(yīng)用等方面進(jìn)行系統(tǒng)性闡述。

1 背景及意義

1.1 定制輥壓成型技術(shù)定義

輥壓成型，中文名又為冷彎、滾壓、滾彎、羅拉等，英文名為roll forming，是一種將金屬板材或帶材通過連續(xù)輥式彎曲方法獲得各種開口、閉口、寬幅變形斷面金屬型材的技術(shù)［1］，如圖1 所示。

定制輥壓成型技術(shù)的核心是定制設(shè)計和高效制造［2］。其中，定制設(shè)計是指為客戶提供一攬子解決方案，包括產(chǎn)品設(shè)計、材料設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝設(shè)計、性能設(shè)計和成本設(shè)計；而高效制造則是以輥壓成型生產(chǎn)線為平臺，集成沖壓、輥壓、焊接、端部處理、切斷等工藝，實現(xiàn)高效自動化生產(chǎn)和近成品交付。最終實現(xiàn)產(chǎn)品的“兩高一低”，即質(zhì)量與性能提高、綜合成本降低。

如表1 所示，定制輥壓技術(shù)是對傳統(tǒng)輥壓成型技術(shù)的補充和完善，屬于跨學(xué)科多工藝的集成應(yīng)用技術(shù)。定制輥壓型材與傳統(tǒng)輥壓型材的主要區(qū)別在于，傳統(tǒng)輥壓型材主要以圓管和方管等標(biāo)準(zhǔn)型材為主，而定制化輥壓型材的截面結(jié)構(gòu)取決于客戶需求，針對不同的應(yīng)用場景，每一個截面的定制輥壓型材都是一個完整解決方案的載體。典型的定制輥壓型材截面如圖2 所示，截面具備尺寸精度高、形狀復(fù)雜以及結(jié)構(gòu)功能一體化等優(yōu)點。

表1 定制輥壓成型技術(shù)主要內(nèi)容

1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀對比

（1）定制輥壓型材的設(shè)計和應(yīng)用水平。歐洲國家已經(jīng)形成了定制輥壓型材設(shè)計和應(yīng)用的完整體系，主要體現(xiàn)在兩個方面：首先，產(chǎn)品設(shè)計工程師具備豐富經(jīng)驗，能夠高效設(shè)計具有復(fù)雜截面的定制輥壓型材；其次，型材供應(yīng)商深入了解定制輥壓型材的性能及應(yīng)用工況，從而指導(dǎo)用戶選購和采用。以建筑行業(yè)門窗結(jié)構(gòu)為例，著名的歐洲型材供應(yīng)商RP 和Foster 均有完備的產(chǎn)品系列，能夠提供各個系列對應(yīng)的工況條件。同時，整個門窗系統(tǒng)所需的配件也能夠配套供應(yīng)，為客戶提供完整的解決方案。歐洲型材供應(yīng)商Welser 在官網(wǎng)上提供設(shè)計軟件，用戶可以根據(jù)指導(dǎo)自行設(shè)計所需型材。

反觀國內(nèi)，供需雙方對輥壓型材的設(shè)計和應(yīng)用普遍存在認(rèn)知不足和溝通障礙。供應(yīng)商主要還在提供簡單的圓管［3］、方矩管［4-5］、槽鋼等斷面形狀簡單的標(biāo)準(zhǔn)型材，難以滿足用戶的實際需求；另一方面，用戶對輥壓成型技術(shù)的認(rèn)知還停留在上述簡單型材，并不清楚定制輥壓成型技術(shù)能夠給自身創(chuàng)造的潛在價值。

（2）以輥壓成型生產(chǎn)線為平臺的多工藝集成技術(shù)。基于輥壓成型生產(chǎn)線，可以集成各種不同工藝，以滿足生產(chǎn)需要。鑒于國外制造業(yè)發(fā)展水平高，生產(chǎn)設(shè)備供應(yīng)商之間具有不同的核心技術(shù)，特點鮮明，多工藝集成方式靈活多變。同時，根據(jù)不同產(chǎn)品的制造要求，國外供應(yīng)商除了提供不同類型的輥壓成型生產(chǎn)線，還可以提供單獨的柔性成型設(shè)備。

由于國內(nèi)定制輥壓成型技術(shù)發(fā)展滯后，設(shè)備供應(yīng)商缺乏對技術(shù)集成化的理論基礎(chǔ)和實踐經(jīng)驗，提供的生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)簡單，功能單一，僅能加工簡單的標(biāo)準(zhǔn)型材。部分為整車廠供應(yīng)的輥壓成型生產(chǎn)線，針對常見的幾種汽車零部件，集成了部分工藝，但適用面窄，難以應(yīng)用到其他領(lǐng)域。

（3）輕質(zhì)材料輥壓成型技術(shù)。國外輥壓成型技術(shù)已經(jīng)廣泛采用各種新材料，包括鋁、鎂合金，碳纖維，復(fù)合材料，高強鋼［6］等。高校和研究院不斷進(jìn)行輥壓成型技術(shù)的深入研究［7-12］，企業(yè)則在工業(yè)化生產(chǎn)中積累問題和經(jīng)驗，與高校研究院深入交流，開展產(chǎn)學(xué)研合作。反觀國內(nèi)輥壓型材仍然主要以200～400 MPa 強度級別的普碳鋼和低合金鋼為原材料，產(chǎn)品厚度一般在4 mm 以上，與輕量化大趨勢背道而馳。主要原因是國內(nèi)生產(chǎn)廠家對輕質(zhì)材料的加工性能并不了解，難以解決輥壓成型過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題以及型材服役過程中出現(xiàn)的使用問題。

1.3 對我國制造業(yè)發(fā)展的意義

（1）引領(lǐng)國內(nèi)輥壓行業(yè)全面升級。目前國內(nèi)輥壓成型技術(shù)較國外落后，不僅體現(xiàn)在型材截面形狀簡單，更體現(xiàn)在型材的應(yīng)用受到局限，缺乏理論體系支撐和廣泛共識。定制輥壓成型技術(shù)對輥壓型材進(jìn)行從應(yīng)用、開發(fā)到制造的系統(tǒng)性研究，引領(lǐng)國內(nèi)輥壓行業(yè)全面升級。

（2）輕質(zhì)材料輥壓成型技術(shù)的系統(tǒng)開發(fā)。目前國內(nèi)尚未出現(xiàn)將輥壓成型技術(shù)應(yīng)用于鋁、鎂合金，碳纖維等輕質(zhì)材料的系統(tǒng)性研究，更沒有工業(yè)化生產(chǎn)的案例。定制輥壓成型技術(shù)可以根據(jù)不同輕質(zhì)材料的力學(xué)性能，制定相應(yīng)的輥壓成型解決方案，進(jìn)一步推動輕質(zhì)材料的應(yīng)用和發(fā)展。

（3）先進(jìn)型材對智能制造的推動?，F(xiàn)代化工廠在智能制造過程中，往往需要上游企業(yè)高品質(zhì)原材料的支撐。以輥壓型材為例，企業(yè)在采購標(biāo)準(zhǔn)化的帶材后，后續(xù)需要進(jìn)行多道后處理工藝，如激光下料、拼焊、整形、鉆孔、激光切割等，才能進(jìn)行組裝。工藝鏈的大幅延長，一方面對自動化生產(chǎn)技術(shù)可行性提出了更高的要求，另一方面會增加企業(yè)信息搜集和配置設(shè)備的成本。定制輥壓成型技術(shù)不僅可以增加截面結(jié)構(gòu)性或功能性特征，實現(xiàn)一體化成型，減少或消除下游的焊接工序，還可以在型材上加工通孔、沉頭孔、壓花、翻邊、切邊等特征，實現(xiàn)近成品交付。更簡化的工序以及更低廉的成本，將有助于智能制造技術(shù)在輥壓行業(yè)的普及和應(yīng)用。

（4）推動產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同發(fā)展。由原材料-定制輥壓型材-最終產(chǎn)品構(gòu)成的產(chǎn)業(yè)鏈上下游關(guān)系中，定制輥壓型材充當(dāng)從原材料到最終產(chǎn)品的橋梁作用。工程師充分理解用戶的使用需求，然后對型材截面進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，選擇超高強鋼等合適的輕質(zhì)材料，采用定制輥壓成型技術(shù)，最終得到滿足客戶需求的定制輥壓型材。定制輥壓成型技術(shù)是目前國內(nèi)外1800 MPa 級超高強鋼的主要成型方式，幫助產(chǎn)業(yè)鏈上游解決產(chǎn)能過剩，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈下游實現(xiàn)綠色制造。

2 定制輥壓成型技術(shù)的發(fā)展

2.1 國內(nèi)發(fā)展滯后的原因

由于下游用戶對輥壓成型技術(shù)及其產(chǎn)品特性認(rèn)知不足，同時粗放式的工業(yè)發(fā)展模式使得更多的用戶選用熱軋型材。與發(fā)達(dá)國家相比，定制輥壓成型技術(shù)在國內(nèi)發(fā)展嚴(yán)重滯后，究其原因，主要包括以下幾點：

（1）輥壓成型技術(shù)理論研究水平低。國內(nèi)從事輥壓成型技術(shù)研究的專業(yè)人員較少，僅有北京科技大學(xué)［13-17］、上海交通大學(xué)［18-21］以及北方工業(yè)大學(xué)［22-23］等高校，進(jìn)行了少量應(yīng)用性研究。與國外研究機(jī)構(gòu)相比，國內(nèi)缺乏對輥壓成型技術(shù)理論的系統(tǒng)性研究。以輥壓成型質(zhì)量控制為例，如圖3 所示，德國達(dá)姆施塔特工業(yè)大學(xué)將板材的三維輥壓成型過程細(xì)分為不同階段，直觀解釋殘余應(yīng)力的產(chǎn)生機(jī)理，以及它對端部擴(kuò)口等冗雜變形缺陷的影響，值得國內(nèi)研究人員借鑒。此外，高強鋼、鋁合金和鎂合金等輕質(zhì)材料在輥壓成型過程中的流動行為以及輥壓成型工藝與其他工藝之間的耦合技術(shù)也需要更多的理論支撐。

（2）產(chǎn)品研發(fā)能力不足。現(xiàn)階段，國內(nèi)生產(chǎn)廠家缺乏與客戶的全方位對接，同時缺少提供一攬子解決方案的制造服務(wù)業(yè)精神，導(dǎo)致產(chǎn)品品種與市場脫節(jié)；另一方面，當(dāng)生產(chǎn)廠家研發(fā)出高盈利產(chǎn)品，其他廠家跟風(fēng)抄襲現(xiàn)象十分嚴(yán)重，并通過價格戰(zhàn)等方式開展惡性競爭，嚴(yán)重擾亂了輥壓行業(yè)的研發(fā)氛圍，不利于輥壓行業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。

（3）產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的缺失。歐美等輥壓成型技術(shù)相對發(fā)達(dá)的國家都具有完善的輥壓型鋼產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，同時技術(shù)指標(biāo)也相對先進(jìn)，能有效激勵行業(yè)內(nèi)制造企業(yè)對產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化。雖然輥壓型材在我國已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但是產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)并不完善，技術(shù)指標(biāo)也比較落后，已經(jīng)無法真實反映出整個行業(yè)現(xiàn)有的技術(shù)水平和市場需求，也導(dǎo)致了行業(yè)內(nèi)存在相當(dāng)一部分的低端技術(shù)產(chǎn)能。

2.2 定制輥壓成型技術(shù)的解決方案

面對汽車制造業(yè)升級帶來的新需求，定制輥壓型材通過材料和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，完成產(chǎn)品升級，達(dá)到輕量化目的。此外，應(yīng)用多工藝集成的輥壓成型生產(chǎn)線，進(jìn)行輥壓型材模塊化、近成品化制造，實現(xiàn)綜合制造成本的降低。

（1）材料優(yōu)化設(shè)計。材料優(yōu)化設(shè)計是指通過分析現(xiàn)有產(chǎn)品的安全特性，選用合適的高強鋼、鋁合金、鎂合金等輕質(zhì)材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)普碳鋼，實現(xiàn)產(chǎn)品減重和碰撞安全性能提升的雙重目標(biāo)。以高強鋼/超高強鋼材料為例，其在歐美部分車型車身上的應(yīng)用比例已經(jīng)超過60 %，是車身結(jié)構(gòu)件中最常用的輕質(zhì)材料。

（2）結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。定制輥壓成型技術(shù)通過對產(chǎn)品截面結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，在降低型材重量的同時，增強截面力學(xué)性能。憑借有限元仿真等輔助分析手段，對產(chǎn)品在實際服役過程中的關(guān)鍵承載點進(jìn)行優(yōu)化，有效解決高強鋼輕量化引起的剛度不足等問題。圖4 為P 字型（上）和日字型（下）定制輥壓型材的結(jié)構(gòu)優(yōu)化示意圖。如圖4 所示，通過傳統(tǒng)輥壓成型技術(shù)生產(chǎn)兩種型材時，都需要對兩個零件進(jìn)行拼焊，而應(yīng)用定制輥壓成型技術(shù)后，成功打破傳統(tǒng)輥壓成型技術(shù)和用戶實際需求之間的“阻礙”，實現(xiàn)型材的一體化成型，大幅提升生產(chǎn)效率。

（3）產(chǎn)品模塊化、近成品化制造。以往的主機(jī)廠設(shè)計中，通常按照結(jié)構(gòu)件、功能件等單一功能進(jìn)行零件設(shè)計，再在裝配車間對多種功能單一的型材零件進(jìn)行后續(xù)的沖孔和焊接。定制輥壓成型技術(shù)根據(jù)零件使用特點，進(jìn)行重新整合以及功能化設(shè)計，將多個具有單一功能的零件整合成一個多功能化型材產(chǎn)品。依托多工藝集成的輥壓成型生產(chǎn)線，應(yīng)用激光焊接、離線彎弧等延伸加工工藝，實現(xiàn)定制輥壓型材的模塊化和近成品化制造。

2.3 定制輥壓成型技術(shù)的高效制造

定制輥壓成型技術(shù)可以根據(jù)用戶實際需求，設(shè)計不同復(fù)雜截面形狀的輥壓型材，如圖5 所示。但是，定制化產(chǎn)品往往存在生產(chǎn)效率低的難題，更換模具需要花費的時長，是衡量定制化技術(shù)水平的重要標(biāo)準(zhǔn)。為了提高生產(chǎn)效率，需要在前期保持與客戶的設(shè)計溝通以及成型設(shè)備的柔性化設(shè)計。要想實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的高效定制輥壓成型，需要做好“三柔”，即“一機(jī)多產(chǎn)品”、“一機(jī)多工藝”、“一模具多截面”。

如圖6 所示，定制輥壓成型生產(chǎn)線通過模塊化設(shè)計，實現(xiàn)不同集成化工藝的任意排布。根據(jù)產(chǎn)品的不同需求，在生產(chǎn)線上柔性切換成型機(jī)架、沖孔以及焊接工裝。

利用模具柔性設(shè)計技術(shù)，能夠解決型材開發(fā)周期長的難題。應(yīng)用傳統(tǒng)輥壓成型技術(shù)開發(fā)新產(chǎn)品時，需要重新開發(fā)一整套模具。而定制輥壓成型技術(shù)擁有整套軋輥數(shù)據(jù)庫，在開發(fā)新產(chǎn)品時，可以最大程度實現(xiàn)模具共享，從而極大地降低模具設(shè)計和制造時間，提高生產(chǎn)效率。圖7 為不同截面物流貨架用立柱產(chǎn)品的模塊化模具設(shè)計方案，成功實現(xiàn)了“一模四用”，即一套模具可以滿足四種定制化輥壓型材的制造。

2.4 定制輥壓成型企業(yè)的共享屬性

輥壓成型企業(yè)類型可分為標(biāo)準(zhǔn)型和定制型，其中，定制型又可細(xì)分為共享型和自用型。標(biāo)準(zhǔn)型輥壓成型企業(yè)以生產(chǎn)傳統(tǒng)圓管、方管和其他標(biāo)準(zhǔn)型材為主，如原上海寶鋼型鋼和武漢漢口軋鋼廠等大型企業(yè)。共享型輥壓成型企業(yè)，如奧地利的威爾森等，生產(chǎn)的輥壓型材屬于最終成品，為各行各業(yè)提供不同的定制化輥壓型材。自用型輥壓成型企業(yè)，如安道拓Hichenbach 工廠、美國順普以及國內(nèi)的凌云和敏實，聚焦于某一類產(chǎn)品，生產(chǎn)的輥壓型材屬于半成品。自用型輥壓成型企業(yè)由于產(chǎn)品類型單一，需求變化點減少后，企業(yè)容易進(jìn)入紅海市場，喪失競爭力。如原有做輥壓成型保險杠和門框的自用型輥壓企業(yè)，面臨激烈競爭的市場，開始研發(fā)鋁制型材和熱成型型材的生產(chǎn)，用來保持其在該領(lǐng)域的競爭力。所以，自用型輥壓企業(yè)向標(biāo)準(zhǔn)型輥壓企業(yè)的發(fā)展傾向較高。

以奧地利的威爾森和奧鋼聯(lián)為例，共享型輥壓企業(yè)的“共享”特點非常顯著。主要表現(xiàn)以下三個方面：

（1）人才共享。定制輥壓成型技術(shù)相關(guān)人才的培養(yǎng)中，扎實的知識儲備和豐富的實踐經(jīng)驗是兩個最重要的因素。首先，定制輥壓成型技術(shù)涉及到材料、冶金、機(jī)械以及自動化等多學(xué)科的交叉應(yīng)用，對工程師的知識儲備提出更高的要求。其次，定制輥壓成型技術(shù)制造的產(chǎn)品類型更加寬泛，應(yīng)用場景更加豐富。由于定制化輥壓企業(yè)需要服務(wù)制造業(yè)多個領(lǐng)域，這決定了人才必須是高質(zhì)量“歌唱家”而不是單一“流行歌手”。

（2）技術(shù)共享。定制輥壓企業(yè)的每個項目來自制造業(yè)不同領(lǐng)域。項目前期的定制化設(shè)計，就是與用戶彼此交換“idea”，最終形成創(chuàng)新解決方案的過程。如乘用車電池包技術(shù)中的輕量化連接解決方案，可以從環(huán)保污水處理的框架設(shè)計中借鑒。共享型輥壓企業(yè)能夠集合各個行業(yè)的眾多解決方案，分享成功經(jīng)驗，降低新產(chǎn)品的開發(fā)風(fēng)險。

（3）產(chǎn)線共享。輥壓成型產(chǎn)線的速度范圍為10～30 m/min，年產(chǎn)能在幾百萬米左右，產(chǎn)量能達(dá)到幾千噸甚至上萬噸。單一領(lǐng)域產(chǎn)品的生產(chǎn)需求不足以充分利用產(chǎn)能，側(cè)面說明國內(nèi)輥壓企業(yè)的產(chǎn)線閑置率較高。共享型輥壓企業(yè)可以實現(xiàn)產(chǎn)線共享，實現(xiàn)產(chǎn)能的合理配置。

定制輥壓企業(yè)的共享屬性優(yōu)化了人才、技術(shù)、產(chǎn)線產(chǎn)能的配置，在項目開發(fā)成功率、成本和生產(chǎn)效率方面有較強的競爭力。

3 定制輥壓成型技術(shù)的典型應(yīng)用

（1）客車車身骨架［25］。目前國內(nèi)客車行業(yè)多采用簡單的方矩型管、U 型槽和角鋼等簡單型材拼接成骨架系統(tǒng)，如圖8 所示。型材功能單一，拼裝過程耗時耗力。蘇州億創(chuàng)特智能制造有限公司與鄭州宇通客車協(xié)同開發(fā)客車骨架用異型材產(chǎn)品，將原有的方矩管+角鋼，現(xiàn)場沖孔+手工拼焊工藝進(jìn)行優(yōu)化，實現(xiàn)了單一零件47.5 %的減重效果，同時消除人工拼焊引發(fā)的質(zhì)量隱患，大幅節(jié)省綜合成本。定制輥壓型材在戴姆勒奔馳車身的應(yīng)用已超過1/3，推算得出，國內(nèi)客車的定制輥壓型材市場規(guī)模將達(dá)到25億元以上。

（2）航空領(lǐng)域。鈦合金、碳纖維等材質(zhì)的高端定制輥壓型材，在航空航天領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。典型應(yīng)用場景包括機(jī)身框架、機(jī)翼、機(jī)艙座椅等關(guān)鍵零部件，如圖9 所示。國產(chǎn)飛機(jī)機(jī)體成本約占總成本的40 %，其中輥壓型材成本占到機(jī)體成本的10 %，即輥壓型材成本占總成本的4 %。截至2019 年底，C919 國產(chǎn)客機(jī)訂單已達(dá)800 余架［26］，然而，C919 國產(chǎn)客機(jī)材料國產(chǎn)化率不足一成［27］。逐步推進(jìn)定制輥壓型材的國產(chǎn)化，將助力國內(nèi)航空產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展。

（3）汽車領(lǐng)域。定制輥壓型材在乘用車上的應(yīng)用幾乎遍布每個結(jié)構(gòu)件［28］。如要求較高的底盤扭力梁、座椅精密滑軌［29］、電池盒框架等。在商用車中，定制輥壓型材則廣泛應(yīng)用于底盤和車身框架［30］中。蘇州億創(chuàng)特智能制造有限公司采用定制輥壓成型技術(shù)，生產(chǎn)的日字型防撞梁系列產(chǎn)品如圖10 所示。

定制輥壓型材在汽車市場的應(yīng)用規(guī)模極其龐大，每年市場規(guī)模保守估計800 億元。例如新能源電池盒框架的年需求量約為1000 萬套，年銷售額可達(dá)100 億元，而保險杠年需求量約為4000 萬支，年銷售額約為40 億元。

（4）建筑領(lǐng)域。定制輥壓型材在建筑領(lǐng)域中的典型應(yīng)用是門窗和玻璃幕墻框架，如圖11 所示。目前，多數(shù)建筑采用擠壓成型的鋁型材作為框架，只有少數(shù)高端建筑采用進(jìn)口的鋼制型材［31-32］。

相較于鋁制型材，鋼制型材具有高強度、高剛度和高熔點的特性，可滿足建筑設(shè)計大跨度、大分割、極纖細(xì)、抗震、防火耐高溫的諸多特殊要求。隨著國家建筑防火耐高溫要求的逐步提高，鋼制型材必將得到更廣泛的應(yīng)用。中國每年7000 億元門窗幕墻市場，防火類門窗幕墻預(yù)計將達(dá)到市場總額的30%，規(guī)模在2000 億元以上。

（5）物流領(lǐng)域。隨著電子商務(wù)的普及，物流行業(yè)飛速發(fā)展，倉儲貨架系統(tǒng)的需求量也在急速增加。近十年來，自動化立體倉庫（如圖12 所示）的市場規(guī)模保持了平均每年20 %左右的增長速度，在2020年達(dá)到325 億元。立體倉庫主體的貨架系統(tǒng)由型材拼接而成，該市場年需求量為49 億元，2020 年的用鋼量為61 萬噸。目前，國內(nèi)貨架上應(yīng)用的一些高品質(zhì)輥壓型材仍然依靠進(jìn)口，每年的市場規(guī)模約20億元。

另一方面，隨著中國制造2025 的推進(jìn)，國內(nèi)智能工廠將快速興起，智能立體庫更加普及，對定制化輥壓型材的需求也會大幅上漲。

4 結(jié)論與展望

定制輥壓成型技術(shù)是多學(xué)科多工藝集合的先進(jìn)成型工藝，通過上下游聯(lián)合創(chuàng)新解決方案的研發(fā)，制造滿足我國鋼鐵延伸制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的基礎(chǔ)材料。本文圍繞定制輥壓成型技術(shù)發(fā)展的背景、發(fā)展、方案和市場進(jìn)行了系統(tǒng)性綜述。

定制輥壓成型技術(shù)未來發(fā)展的關(guān)鍵點在于：

（1）輥壓成型理論研究和應(yīng)用水平的提升。加快傳統(tǒng)輥壓成型技術(shù)以及分支成型、三維變截面輥壓成型、熱輥壓成型等新型輥壓成型技術(shù)的理論研究。應(yīng)用輥壓成型新技術(shù)，實現(xiàn)定制輥壓型材從建筑和汽車行業(yè)，向航天、航空、船舶、兵器等軍工行業(yè)的邁進(jìn)，將定制輥壓型材的應(yīng)用水平推向新高度。

（2）定制輥壓成型技術(shù)的社會支持。定制輥壓成型技術(shù)的精髓是從用戶需求出發(fā)的多學(xué)科與多工藝集成，需要更多的高校等研究機(jī)構(gòu)培養(yǎng)復(fù)合型技術(shù)人才。單靠一家企業(yè)或者機(jī)構(gòu)的實力，不足以支撐定制輥壓成型技術(shù)的快速發(fā)展。社會和政府部門需要對定制輥壓成型技術(shù)有更加深入的認(rèn)知，鼓勵和支持技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。

（3）產(chǎn)業(yè)鏈上下游共同價值鏈的形成。在原材料、定制輥壓成型、產(chǎn)品組成的上中下游產(chǎn)業(yè)鏈中，輥壓成型技術(shù)讀取產(chǎn)品應(yīng)用的需求目標(biāo)，選用合適的原材料，制定合理的成型工藝，打通了上下游企業(yè)供給側(cè)困難。產(chǎn)業(yè)鏈上下游之間應(yīng)建立起共同的價值鏈，聚焦定制輥壓型材的適用性和可靠性，實現(xiàn)從選材到應(yīng)用的全方位提升和發(fā)展。

鳴謝：感謝蘇州億創(chuàng)特智能制造有限公司為本文提供部分信息。