金属轧制板形“克级”测量时代,谁在重写超薄金属的制造逻辑?

在电子、汽车、航空航天与医疗设备等行业持续追求产品小型化、轻量化与高性能的驱动下,全球对超薄金属箔材与精密带材的需求正稳步攀升。这些材料已成为柔性电路、芯片级封装、锂离子电池和光伏电池中的关键组成部分,其质量直接决定终端产品的性能与可靠性。面对这一趋势,如何实现对微米级材料的稳定、高精度轧制,成为摆在金属加工业面前的核心课题。

然而,当金属带材的厚度进入5至100微米的范畴,生产的挑战便呈现出几何级数的增长。微米级的板形缺陷、厚度波动或表面瑕疵,都可能导致产品性能不达标甚至直接报废。在这一精度层级上,传统的板形测量与控制手段已接近其能力边界——这不仅是工艺层面的瓶颈,更是一场关乎底层技术架构的深刻变革。正是在此背景下,ABB以Stressometer®低应力板形系统,开辟出条重新定义板形精度控制的新路径。

立足实际需求解密精度困局

板形缺陷如何侵蚀产业利润

市场需求升级正在深刻重塑超薄金属产业格局。从下游应用来看,不同行业对超薄金属的需求各有侧重:

新能源汽车:动力电池用铜箔和铝箔对厚度和板形精度要求极高,微米级偏差都会影响电池能量密度、循环寿命及安全性。

高端电子与微型化设备:芯片封装、柔性电路及精密传感器对金属材料的一致性和可靠性提出苛刻标准,材料的任何局部缺陷都可能导致器件性能下降或报废。

医疗设备:超薄金属在微创手术器械、传感器及医疗影像组件中应用,要求极高的尺寸稳定性和表面质量,以确保安全性与可靠性。

光伏与新能源:超薄铝箔、铜箔及精密带钢在电池片和组件中用作导电、散热和结构材料,厚度均匀性直接决定发电效率和产品寿命。

相比之下,包装、建材等传统应用需求稳定,但竞争仍然激烈,促使行业结构正快速向高端制造和新能源方向演进。

可以看出,超薄金属已不再是普通工业中间品,而是直接决定下游产品性能的关键功能材料。然而,行业正面临一个严峻的现实:超薄金属带材的生产正被一组相互关联的系统性难题所困扰,这些难题共同制约着产品质量、生产效率和利润空间。

在质量层面,微米级板形缺陷成为制约良率的关键瓶颈。在实际生产中,任何细微的厚度不均或表面瑕疵都可能导致产品降级甚至直接报废。尤其在锂电铜箔、高端电子铝箔等应用场景中,材料质量直接关联终端产品的性能和安全性,对精度的要求近乎苛刻。

在过程控制层面,传统测量方案的局限性日益凸显。现有传感器易受干扰,存在噪声多、数据漂移大等问题,难以实现高稳定性闭环控制,直接影响生产的连续性与产品的一致性。

在运营层面,高能耗、复杂维护与频繁停机等问题持续推高综合成本。这些因素相互叠加,不仅构成企业显著的运营负担,更在产能爬坡与良率提升的关键阶段形成阻碍,不断侵蚀企业的核心利润。

总体来看,金属加工企业正普遍面临“精度瓶颈突出、控制稳定性不足、综合成本高企”的三重压力。这些挑战在高阶电子与新能源电池用箔材生产中表现得尤为尖锐,倒逼行业寻求在精度、效率与成本之间实现更优平衡的技术路径。

技术路径分野

测量架构的底层逻辑之争

要寻求破局之道,需先厘清当前主流技术路线的局限。上文我们提到,传统测量方案的局限性日益凸显,聚焦于具体方案来看,目前行业主要面临两类传统方案的制约:

压电传感器:

响应速度与精度先天不足。测量数据需要大量过滤处理,直接导致自动板形控制的速度变慢、精度降低。每个区仅能配置一个传感器,测量密度较低。标准力传感器通常缺乏在极端条件下有效工作所需的分辨率或稳定性。

空气轴承传感器:

对压缩空气和相关配套设施的依赖,成为长期运营的掣肘。这种依赖不仅影响了系统设计和维护规划,更因持续消耗大量压缩空气而显著增加了日常使用成本与维护工作量。

值得关注的是,多数企业目前已在技术选型中表现出对成本控制的高度敏感。大多数企业将设备升级预算设定在较为保守的范围内。这反映出行业在推进技术升级时,对投资回报与全生命周期成本保持着务实态度。

破局点:ABB以Stressometer®低应力系统

重构精度边界

多数企业正着力提升现有设备的测量精度与运行稳定性,主要通过升级传感器、优化控制系统等方式实现性能改进;同时,不少企业也在探索更成熟的技术路径,如引入新型控制与监测系统,以化解成本与效率压力。除精度和技术优化外,部分企业还关注降低能耗、简化维护流程及推进自动化等方向。整体来看,企业普遍倾向于以“渐进式优化”代替“大规模更换”,在追求性能提升的同时保持对成本与投入的理性平衡。

基于对上述市场需求的洞察,ABB推出了适用于超薄金属带材的ABB Stressometer®低应力板形系统,提供了一条差异化路径。该方案并非简单改良,而是从测量密度、环境抗扰度和全生命周期成本等多个维度进行了全面重构。

测量密度的数量级提升

该系统通过集成特殊的材料性能,延续了ABB Stressometer®系列传感器的物理性能标准,通过特殊的材料与结构设计,能够以极高分辨率捕捉到仅几克级别的微小应力变化。其采用的并行测量机制,使传感器布置密度达到传统压电方案的四倍,为更精准的板形、厚度与张力控制提供了硬件基础。产品2.png

从“外部补偿”到“内部免疫”

与必须通过修正外部因素的压电技术不同,ABB低应力板形系统能够自动补偿外部干扰。该系统能够在标准传感器易受干扰、出现噪声或漂移的工况下,仍可实现稳定、精确的测量与控制,减少对外部补偿的依赖。因此非常适用于精轧机以及同时处理开坯和精轧道次的集成产线。

以坚固设计重塑成本控制

该系统的机械结构经过强化设计,几乎无磨损件,且完全不同于压缩空气系统。这一特点使其在长期运行中大幅降低维护频率与能耗需求,直接针对传统方案中维护成本高、能耗大等痛点,从全生命周期角度优化了总体拥有成本。

目前,该系统已在多个工业场景中完成验证。在韩国电动汽车电池箔材生产线、欧洲与亚洲多家特种铝箔工厂的实际应用中,该系统通过扩展测量范围与提升控制稳定性,帮助操作人员精准执行客户规格,尤其在20微米以下极薄材料的生产中,实现了高产量、低废品与少返工的稳定运行效果。

结语:精度竞争的本质是价值竞争

超薄金属产业的竞争,归根结底是精度与价值的竞争。企业不再仅仅考量设备投入,而是衡量技术升级能否提升良率、稳定生产,并降低能源与维护成本―即全周期的综合价值。精度的提升直接转化为下游产品性能、可靠性和经济效益,这也是高端制造企业寻求竞争优势的核心杠杆。

ABB低应力板形系统的推出,恰恰印证了行业真正的破局点。当一款产品能够帮助用户在提升良率、稳定生产与控制总成本之间实现统筹优化时,它便不再仅仅是供应链中的一个设备,而是成为了用户构建自身竞争优势的关键一环。