近年来,全球塑料产业高速发展,2024年中国塑料产量占全球33.3%,2025年全球塑料制品市场规模预计超6530亿美元。国内《固体废物污染环境防治法》等政策倒逼产业升级,“以塑代钢”战略推动技术创新。但注塑行业面临精度控制难、自动化率低等瓶颈,传统工艺因热不平衡致缺陷率超70%,年均废料成本高达300万-800万元/产线,现有温控技术难以满足复杂需求,亟需一体化解决方案。
冷却不均衡导致的5大产品缺陷成行业发展”拦路虎”
注塑工艺作为塑料成型的核心技术,其温控精度直接决定产品品质。团队创始人李震在调研竺可欣家企业宁波奉化明立注塑厂时发现,传统模温机分区失效、水温机控温不稳定等问题普遍存在。“我们在宁波20家典型企业的调研中发现,因热失衡导致的模具报废率平均达9.7%,其中汽车零部件企业的单批次损失就超过50万元。”李震介绍,温控精度不足直接制约”以塑代钢”战略落地。85%的注塑企业面临热分布不均导致的产品缺陷问题,飞边、缩痕等缺陷每年造成行业损失超3000亿元。传统生产中,即使是大型企业也依赖人工持热像仪调参,控温波动达+5%-10%,试模时间达小时级,大大影响生产效率和质量。据中国计量大学智塑未来团队调研估算后发现,热不平衡问题极可能会导致近20万家工厂倒闭,近百万员工失业。
图1团队成员深入调研
技术突围:三重创新构建智能热均衡控制体系
基于以上经历,团队历经半年研发,提出了一种热像仪与水道阀门的通用对照关系的深度学习算法、CAD热像图联合分析技术以及可重构接口编程技术,形成“智能预测-图像融合-动态调控”三位一体技术架构,使得注塑件精度提升5.4%、缺陷率减少4.3%,并且还实现了厂家不同plc的适配。团队目前已申请7项发明专利、1项实用新型专利及1项软件著作权,技术通过浙江省科技信息研究院查新确认国内领先。
图2团队产品图
从实验室创新到产业落地,破解全球注塑行业温控难题
中国计量大学“智塑未来”团队研发的国内首创智能注塑热均衡控制系统,在实际应用中取得突破性成效。该系统将注塑件缺陷率降低4.3%,精度提升5.4%,试模时间降低53%,大大节约成本,提高了核心竞争力,为年产值超7000亿元的中国注塑产业提供了智能化升级的“中国方案”。
图3团队负责人李震进行设备调试
产学研范式:大学生团队的产业赋能实践
这支由12名本科生组成的团队,在“学术+企业”双导师制培养下快速成长。中国计量大学朱俊江教授表示,项目是产教融合、个人成长的典型成果,为高校科技成果转化提供了可复制的范本。从宁波注塑车间到国际创新舞台,“智塑未来”正以技术创新重新定义全球注塑行业的精度标准,推动“中国制造”向“中国智造”的跨越。
图4团队成员在会议室开会