Gần đây, trong lĩnh vực sản xuất thiết bị cao cấp, một quá trình nâng cấp công nghiệp do Process Design chủ trì và có tính năng tích hợp sâu nhiều công nghệ sản xuất nền tảng đang được tiến hành. Các quy trình chính như Đúc đầu tư thép, Đúc cát sắt dẻo, Gia công, Đúc nhôm và Rèn đang đạt được sức mạnh tổng hợp và tối ưu hóa chưa từng có thông qua Thiết kế quy trình có hệ thống. Điều này đang cung cấp các giải pháp linh kiện mạnh hơn, chính xác hơn và nhẹ hơn cho các ngành công nghiệp bao gồm hàng không vũ trụ, năng lượng mới và thiết bị chính xác.
Theo truyền thống, các quy trình này thường được áp dụng độc lập. Ngày nay, các nhà sản xuất hàng đầu đang tập trung vào việc tích hợp toàn diện ngay từ giai đoạn Thiết kế Quy trình ban đầu. Ví dụ: một bộ phận động cơ hiệu suất cao có thể có phần chịu áp suất lõi được sản xuất bằng cách rèn để đạt được độ bền và dòng chảy hạt tối ưu; các khoang bên trong phức tạp của nó có thể được hình thành thông qua Đúc đầu tư thép để đạt được hình dạng gần như lưới; các bộ phận giá đỡ có thể sử dụng Đúc cát sắt dẻo để cân bằng chi phí và hiệu suất; trong khi các bộ phận hệ thống phụ trợ yêu cầu trọng lượng nhẹ có thể được hoàn thiện thông qua Đúc nhôm. Tất cả các vật đúc hoặc vật rèn thô này cuối cùng đều đạt được kích thước và yêu cầu bề mặt cuối cùng thông qua Gia công có độ chính xác cao. Toàn bộ quy trình làm việc—từ đặc tính vật liệu và dung sai phù hợp cho đến chu trình sản xuất—được mô phỏng và tối ưu hóa bằng kỹ thuật số trong khuôn khổ Thiết kế Quy trình thống nhất, đảm bảo sự cân bằng tối ưu về chất lượng, hiệu quả và chi phí.
Đằng sau xu hướng tích hợp đa quy trình này là nhu cầu cấp thiết của thị trường đối với các linh kiện có “chức năng tích hợp, hiệu suất vượt trội và chi phí có thể kiểm soát được”. Một quá trình đúc hoặc rèn đơn lẻ không còn đủ nữa. Thiết kế quy trình xuất sắc có thể xác định chính xác từng bước: khi nào nên sử dụng Rèn để tăng cường mật độ kim loại, khi nào nên sử dụng Đúc đầu tư thép để định hình các hình dạng phức tạp, khi nào nên chọn Đúc cát sắt dẻo để sản xuất khối lượng lớn và cách phân bổ các khoản phụ cấp hợp lý cho Gia công tiếp theo. Đối với các bộ phận Đúc nhôm, các vấn đề như chênh lệch giãn nở nhiệt khi kết nối với các bộ phận bằng thép hoặc sắt cũng phải được xem xét đầy đủ trong quá trình thiết kế.
Các chuyên gia trong ngành chỉ ra rằng khả năng cạnh tranh sản xuất trong tương lai sẽ không chỉ phụ thuộc vào độ chính xác của từng quy trình mà còn phụ thuộc vào khả năng Thiết kế quy trình để tích hợp liền mạch các công nghệ như Đúc đầu tư thép, Đúc cát sắt dẻo, Gia công, Đúc nhôm và rèn. Điều này đòi hỏi doanh nghiệp phải sở hữu nền tảng kiến thức liên quy trình, khả năng mô phỏng và phân tích mạnh mẽ cũng như cách tiếp cận tư duy thiết kế kéo dài toàn bộ vòng đời sản phẩm. Hiện tại, các doanh nghiệp và tổ chức nghiên cứu hàng đầu đã thành lập các phòng thí nghiệm chung liên quy trình nhằm phát triển nền tảng Thiết kế Quy trình thông minh, sử dụng dữ liệu để thúc đẩy tối ưu hóa toàn diện các giải pháp sản xuất.
Với sự tiến bộ của chiến lược nâng cấp "Sản xuất thông minh" và "Máy mẹ công nghiệp", Thiết kế quy trình tiên tiến—tập trung vào việc tích hợp sức mạnh của Rèn, tính linh hoạt tạo hình của các phương pháp Đúc khác nhau và độ chính xác của Gia công—đã sẵn sàng trở thành động cơ chính thúc đẩy lĩnh vực sản xuất cao cấp của Trung Quốc hướng tới vị trí hàng đầu của chuỗi giá trị toàn cầu.
Theo truyền thống, các quy trình này thường được áp dụng độc lập. Ngày nay, các nhà sản xuất hàng đầu đang tập trung vào việc tích hợp toàn diện ngay từ giai đoạn Thiết kế Quy trình ban đầu. Ví dụ: một bộ phận động cơ hiệu suất cao có thể có phần chịu áp suất lõi được sản xuất bằng cách rèn để đạt được độ bền và dòng chảy hạt tối ưu; các khoang bên trong phức tạp của nó có thể được hình thành thông qua Đúc đầu tư thép để đạt được hình dạng gần như lưới; các bộ phận giá đỡ có thể sử dụng Đúc cát sắt dẻo để cân bằng chi phí và hiệu suất; trong khi các bộ phận hệ thống phụ trợ yêu cầu trọng lượng nhẹ có thể được hoàn thiện thông qua Đúc nhôm. Tất cả các vật đúc hoặc vật rèn thô này cuối cùng đều đạt được kích thước và yêu cầu bề mặt cuối cùng thông qua Gia công có độ chính xác cao. Toàn bộ quy trình làm việc—từ đặc tính vật liệu và dung sai phù hợp cho đến chu trình sản xuất—được mô phỏng và tối ưu hóa bằng kỹ thuật số trong khuôn khổ Thiết kế Quy trình thống nhất, đảm bảo sự cân bằng tối ưu về chất lượng, hiệu quả và chi phí.
Đằng sau xu hướng tích hợp đa quy trình này là nhu cầu cấp thiết của thị trường đối với các linh kiện có “chức năng tích hợp, hiệu suất vượt trội và chi phí có thể kiểm soát được”. Một quá trình đúc hoặc rèn đơn lẻ không còn đủ nữa. Thiết kế quy trình xuất sắc có thể xác định chính xác từng bước: khi nào nên sử dụng Rèn để tăng cường mật độ kim loại, khi nào nên sử dụng Đúc đầu tư thép để định hình các hình dạng phức tạp, khi nào nên chọn Đúc cát sắt dẻo để sản xuất khối lượng lớn và cách phân bổ các khoản phụ cấp hợp lý cho Gia công tiếp theo. Đối với các bộ phận Đúc nhôm, các vấn đề như chênh lệch giãn nở nhiệt khi kết nối với các bộ phận bằng thép hoặc sắt cũng phải được xem xét đầy đủ trong quá trình thiết kế.
Các chuyên gia trong ngành chỉ ra rằng khả năng cạnh tranh sản xuất trong tương lai sẽ không chỉ phụ thuộc vào độ chính xác của từng quy trình mà còn phụ thuộc vào khả năng Thiết kế quy trình để tích hợp liền mạch các công nghệ như Đúc đầu tư thép, Đúc cát sắt dẻo, Gia công, Đúc nhôm và rèn. Điều này đòi hỏi doanh nghiệp phải sở hữu nền tảng kiến thức liên quy trình, khả năng mô phỏng và phân tích mạnh mẽ cũng như cách tiếp cận tư duy thiết kế kéo dài toàn bộ vòng đời sản phẩm. Hiện tại, các doanh nghiệp và tổ chức nghiên cứu hàng đầu đã thành lập các phòng thí nghiệm chung liên quy trình nhằm phát triển nền tảng Thiết kế Quy trình thông minh, sử dụng dữ liệu để thúc đẩy tối ưu hóa toàn diện các giải pháp sản xuất.
Với sự tiến bộ của chiến lược nâng cấp "Sản xuất thông minh" và "Máy mẹ công nghiệp", Thiết kế quy trình tiên tiến—tập trung vào việc tích hợp sức mạnh của Rèn, tính linh hoạt tạo hình của các phương pháp Đúc khác nhau và độ chính xác của Gia công—đã sẵn sàng trở thành động cơ chính thúc đẩy lĩnh vực sản xuất cao cấp của Trung Quốc hướng tới vị trí hàng đầu của chuỗi giá trị toàn cầu.