机械制造中的低碳制造理论与技术应用

【摘　要】改革开放30多年来，我国经济在飞速发展的同时，由过去只单方面追求经济发展的总量到现在关注经济的质量，这是转变经济发展方式、实现可持续发展的必然选择。在机械制造工业中发展、实践低碳制造的理论对于该行业的技术创新有着重要意义。本文旨在通过对机械制造的相关理论与技术方法，以及对低碳制造理论在机械制造行业中的实际技术应用做详细阐述。

【关键词】低碳制造；机械制造；技术应用

在新世纪新阶段，我国的机械制造业无论从规模还是产值都有了重大突破，我国机械制造行业的低碳制造技术充分与低碳制造理论有机结合，早已形成了体系化的低碳制造技术体系。本文主要就低碳制造在机械制造行业中的理论和技术应用情况进行详细论述。

1.我国发展低碳制造理论与技术的现状和必要性

目前，我国低碳制造的高耗能、高耗原材料、高污染和高排放等能源问题凸显，这明显影响着我国机械制造行业的产业发展方式由粗放型到集约型的转变，也不符合当前国家节能减排任务的新标准、新要求。

我国在新世纪初，与其他几大国家联名签署了抑制温室气体排放量的《京都议定书》，共同决定限制二氧化碳等温室气体的过度排放。通过低碳制造技术的普及与应用，不仅对机械加工制造业的创新提供了直接驱动力，而且也是落实世界低碳标准的重要举措；同时，发展以低排放、低能耗、低污染为前提的生产制造模式——低碳机械加工制造模式，也会在较大程度上确保机械制造业可持续发展，进一步推动我国机械行业的发展方式转变，最终实现我国产业结构的优化和升级。

2.机械制造中的低碳制造技术体系的内容

低碳制造是包括在生产全过程中的所有生产步骤，主要有：资源利用、生产制造和物流运输等，以及产品生产的各个阶段都应当做到节能减排，提高资源的利用效率，最终达到低碳的目标。低碳制造作为一种综合评估能源消耗和资源利用率，以及碳排放构成环境破坏的前沿制造模式，其制造技术有着较为丰富的内容，主要包括：低碳设计技术。在本技术中，已有完整的低碳设计评价模型、低碳设计原则及方法、低碳评价的数据库和低碳化的设计评估方案等；由碳捕获技术和碳掩埋技术组成的碳汇技术；制造过程中有低碳制造技术，在此利用先进的低碳节能设备优化厂区及车间的布置、优化制造工艺，运用废弃物处理及循环利用技术加大废弃收集、污水处理和废旧产品处理等方面的技术改良；利用新能源，如风能、潮汐能、水能、生物能和沼气能技术进行清洁生产。

3.机械制造中的低碳制造的技术应用

机械制造中的一门先进技术要想发挥其应有的作用，就必然要在实践应用上下功夫。下面就低碳制造在机械制造产品方面的技术应用设计方法进行原则性阐述。

3.1模块化设计

机械产品的模块化设计作为技术较为先进、前沿的机械产品设计方法，根据功能的不同可以将系统划分为几个有差异的模块，模块会逐步优化，并加以整合，最终获得不同品种和不同规格的产品。若拿同一个尺度去衡量机械产品中的非功能性单元，能造成机械资源、能源的耗费，更不利于机械的运行和维护。对机械产品完全有必要开展每个功能性单元的划分模块的工作与任务，通过划分后的模块评估每个机械生产制造企业的降低能源、资源消耗方面的潜能，并认真检验企业应用低碳制造技术所获取的成效如何，才能对下一步低碳生产技术加强革新。一个典型的例子，德国Index技术企业研发的复合型加工设备，经由众多差异的模块整合可以达到铣削、车削、磨削和激光热等等多个生产环节的顺利完成，利用模块化设计这一应用设计方案，对全部零件的完整加工，切实提高了能源设备的利用率，用一台机器设备代替多台，大大地减少了整个生产过程中使用过多的机床数目，在很大程度上完成了低碳化的生产流程，降低了各项能源的耗费。

3.2生态化设计

当前我国提出了生态文明建设应当与物质文明、精神文明和社会文明建设并举的方针，一些机械制造企业开始由改革之初的盲目增加新的机械生产项目、片面追求机械行业总产值转变为在机械制造开展生产工作时，考虑资源与环境的成本，降低环境的负载压力，重视统筹对生态环境的保护，以实际行动做到既保持机械制造的经济产值，又减少了大量的原料的消耗与环境的破坏。在这一大形势下，生态化设计应运而生，它不仅保证了产品的使用功能，而且促进了生态效益的提高。通常意义而言，机械制造作业时一定有不同情况的废水、废渣和废气等污染物的排放，工业“三废”无疑会破坏生态平衡和生物多样性，基于此，机械制造企业不失时机地开展产品的生态设计，利用科技含量高、经济效益好、能源利用效率高、污染环境少的新技术产品，在其运营的同时降低了能耗、物耗和污染物的过度排放。在产品设计的途径中，要结合发展循环经济的需要，充分想到对废物的回收和再利用所创造的经济效益和环境效益，最终达到资源、能源的循环再利用。

3.3轻量化设计

轻量化设计是统筹了性能、重量、配套设备和成本等各种生产要素的优化设计方法。其优点在于降低了资源、原材料在生产中产生的碳排放量，也减少了机械生产中的能耗；降低了产品在运营途中的能源消耗与污染物的排放，减轻了噪声污染，有利于资源使用效率的提升。如：在德国奥迪公司生产新款奥迪跑车时，采用新技术、新工艺，将轻质铝合金材料与钢材的强度的优势释放出来，车的重量的大幅减少，不仅让公司降低了尾气的过度排放与油耗，而且还带来了较大的经济效益。

4.结语

当今世界各国都在走能源、资源的可持续发展道路，面对21世纪能源紧张的危机，我国要积极顺应潮流，在机械制造中对传统的制造技术进行低碳改进，降低企业生产成本，统筹生态环境的承受能力，以先进技术与管理经验提高能源、资源的有序、高效的应用，从而落实好低碳制造的目标。　[科]

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