機械制造中的低碳制造理論與技術應用

【摘 要】改革開放30多年來，我國經濟在飛速發展的同時，由過去只單方面追求經濟發展的總量到現在關注經濟的質量，這是轉變經濟發展方式、實現可持續發展的必然選擇。在機械制造工業中發展、實踐低碳制造的理論對于該行業的技術創新有著重要意義。本文旨在通過對機械制造的相關理論與技術方法，以及對低碳制造理論在機械制造行業中的實際技術應用做詳細闡述。

【關鍵詞】低碳制造；機械制造；技術應用

在新世紀新階段，我國的機械制造業無論從規模還是產值都有了重大突破，我國機械制造行業的低碳制造技術充分與低碳制造理論有機結合，早已形成了體系化的低碳制造技術體系。本文主要就低碳制造在機械制造行業中的理論和技術應用情況進行詳細論述。

1.我國發展低碳制造理論與技術的現狀和必要性

目前，我國低碳制造的高耗能、高耗原材料、高污染和高排放等能源問題凸顯，這明顯影響著我國機械制造行業的產業發展方式由粗放型到集約型的轉變，也不符合當前國家節能減排任務的新標準、新要求。

我國在新世紀初，與其他幾大國家聯名簽署了抑制溫室氣體排放量的《京都議定書》，共同決定限制二氧化碳等溫室氣體的過度排放。通過低碳制造技術的普及與應用，不僅對機械加工制造業的創新提供了直接驅動力，而且也是落實世界低碳標準的重要舉措；同時，發展以低排放、低能耗、低污染為前提的生產制造模式——低碳機械加工制造模式，也會在較大程度上確保機械制造業可持續發展，進一步推動我國機械行業的發展方式轉變，最終實現我國產業結構的優化和升級。

2.機械制造中的低碳制造技術體系的內容

低碳制造是包括在生產全過程中的所有生產步驟，主要有：資源利用、生產制造和物流運輸等，以及產品生產的各個階段都應當做到節能減排，提高資源的利用效率，最終達到低碳的目標。低碳制造作為一種綜合評估能源消耗和資源利用率，以及碳排放構成環境破壞的前沿制造模式，其制造技術有著較為豐富的內容，主要包括：低碳設計技術。在本技術中，已有完整的低碳設計評價模型、低碳設計原則及方法、低碳評價的數據庫和低碳化的設計評估方案等；由碳捕獲技術和碳掩埋技術組成的碳匯技術；制造過程中有低碳制造技術，在此利用先進的低碳節能設備優化廠區及車間的布置、優化制造工藝，運用廢棄物處理及循環利用技術加大廢棄收集、污水處理和廢舊產品處理等方面的技術改良；利用新能源，如風能、潮汐能、水能、生物能和沼氣能技術進行清潔生產。

3.機械制造中的低碳制造的技術應用

機械制造中的一門先進技術要想發揮其應有的作用，就必然要在實踐應用上下功夫。下面就低碳制造在機械制造產品方面的技術應用設計方法進行原則性闡述。

3.1模塊化設計

機械產品的模塊化設計作為技術較為先進、前沿的機械產品設計方法，根據功能的不同可以將系統劃分為幾個有差異的模塊，模塊會逐步優化，并加以整合，最終獲得不同品種和不同規格的產品。若拿同一個尺度去衡量機械產品中的非功能性單元，能造成機械資源、能源的耗費，更不利于機械的運行和維護。對機械產品完全有必要開展每個功能性單元的劃分模塊的工作與任務，通過劃分后的模塊評估每個機械生產制造企業的降低能源、資源消耗方面的潛能，并認真檢驗企業應用低碳制造技術所獲取的成效如何，才能對下一步低碳生產技術加強革新。一個典型的例子，德國Index技術企業研發的復合型加工設備，經由眾多差異的模塊整合可以達到銑削、車削、磨削和激光熱等等多個生產環節的順利完成，利用模塊化設計這一應用設計方案，對全部零件的完整加工，切實提高了能源設備的利用率，用一臺機器設備代替多臺，大大地減少了整個生產過程中使用過多的機床數目，在很大程度上完成了低碳化的生產流程，降低了各項能源的耗費。

3.2生態化設計

當前我國提出了生態文明建設應當與物質文明、精神文明和社會文明建設并舉的方針，一些機械制造企業開始由改革之初的盲目增加新的機械生產項目、片面追求機械行業總產值轉變為在機械制造開展生產工作時，考慮資源與環境的成本，降低環境的負載壓力，重視統籌對生態環境的保護，以實際行動做到既保持機械制造的經濟產值，又減少了大量的原料的消耗與環境的破壞。在這一大形勢下，生態化設計應運而生，它不僅保證了產品的使用功能，而且促進了生態效益的提高。通常意義而言，機械制造作業時一定有不同情況的廢水、廢渣和廢氣等污染物的排放，工業“三廢”無疑會破壞生態平衡和生物多樣性，基于此，機械制造企業不失時機地開展產品的生態設計，利用科技含量高、經濟效益好、能源利用效率高、污染環境少的新技術產品，在其運營的同時降低了能耗、物耗和污染物的過度排放。在產品設計的途徑中，要結合發展循環經濟的需要，充分想到對廢物的回收和再利用所創造的經濟效益和環境效益，最終達到資源、能源的循環再利用。

3.3輕量化設計

輕量化設計是統籌了性能、重量、配套設備和成本等各種生產要素的優化設計方法。其優點在于降低了資源、原材料在生產中產生的碳排放量，也減少了機械生產中的能耗；降低了產品在運營途中的能源消耗與污染物的排放，減輕了噪聲污染，有利于資源使用效率的提升。如：在德國奧迪公司生產新款奧迪跑車時，采用新技術、新工藝，將輕質鋁合金材料與鋼材的強度的優勢釋放出來，車的重量的大幅減少，不僅讓公司降低了尾氣的過度排放與油耗，而且還帶來了較大的經濟效益。

4.結語

當今世界各國都在走能源、資源的可持續發展道路，面對21世紀能源緊張的危機，我國要積極順應潮流，在機械制造中對傳統的制造技術進行低碳改進，降低企業生產成本，統籌生態環境的承受能力，以先進技術與管理經驗提高能源、資源的有序、高效的應用，從而落實好低碳制造的目標。 [科]

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