低碳制造技术在机械制造中的应用

摘 要：社会经济的迅速发展，有利促进了机械制造业的发展，但同时也带来了很多问题。随着环保意识的不断提高，低碳制造逐渐成为各领域特别是机械制造领域的要求。因此在机械制造中开展低碳制造技术及其应用的相关研究，具有十分重要的现实意义。本文较深入地探讨了低碳制造理论，基于此对低碳制造理论的应用进行了详细阐述。

关键词：机械制造业；低碳制造技术；生态保护

中图分类号：TD406 文献标识码：A

1 前言

随着我国逐步构建资源节约型和环境友好型社会，对机械制造行业的可持续发展要求也更高，因此要采用低碳制造技术。尽管我国目前已初步形成低碳制造技术体系并应用比较广泛，但还有待于进一步完善。

2 低碳制造

2.1 低碳制造技术内涵

低碳制造在本质上是基于各种资源利用最大化与能耗最小化的现代制造模式，主要是确保机械生产与生态环境保护以实现低碳生产，在生产过程中各环节，尤其是资源利用、生产制造、物流运输及机械生产阶段，都要采取有效方法使资源利用率不断提高，进而实现节能减排的目标。低碳制造是由传统机械制造技术逐渐发展起来的，它有机结合了环保及节能降耗理念。低碳机械制造技术对于机械制造行业具有十分重要的意义，对机械制造具有改进和优化作用。

2.1.1 清洁能源技术

主要应用太阳能、水能、风能、沼气能及潮汐发电技术等，不只是使传统能耗减少，也使排污量明显降低，对于生态环境起到保护作用。

2.1.2 低碳制造设计技术

低碳制造设计技术主要是以设计生产流程、模型及方法为切入点，目前，主要涵盖低碳制造设计原则与方法、设计数据库、评价基础与流程、设计标准及优化模型等众多领域。

2.1.3 低碳制造技术

针对低碳生产战略的发展，关键在于低碳制造技术。其原因是该技术以实际机械生产过程为重点，主要涉及制造工艺低碳化、低碳制造及车间低碳技术优化等。具体表现在处理和循环利用废弃物，主要由处理废气、污水及报废产品等技术构成。

2.1.4 碳汇技术

碳汇技术主要由煤炭捕获技术和掩埋技术组成，主要是利用碳捕捉技术分离出大气层中的二氧化碳，将其利用碳储存手段封存并隔绝大气的技术。碳捕捉技术目前在国内比较成熟，但碳储存技术还有待于开展深入研究。

2.2 低碳制造体系

低碳机械加工制造通常可视为低浓度二氧化碳从系统资源和生产过程中的释放过程，低碳制造在资源利用、生产制造等领域都有应用。在实际生产中，采用有效方法使资源利用率不断提高，并在各环节中加强节能减排以实现低碳的目标。资源利用率、能耗及碳排量是评估低碳制造的综合指标，低碳制造技术具有比较丰富的内容，由低碳设计技术、设计方法、评价方案及相关数据库构成评价模型。低碳制造体系结构包括产品低碳设计、生产过程及能源与原材料开发低碳化三方面内容，其中，低碳产品设计包括轻量化、模块化及生态化三方面设计内容，低碳生产过程包括加工设备、工艺及生产管理三方面内容，原材料和能源两方面内容构成低碳资源与原材料开发。

3 低碳制造技术的应用

机械产品设计在通常情况下，以创造最大经济效益并确保产品质量及功能作为最终设计目标。但随着不断提高的环保意识和资源节约意识，对机械产品也具有更高的要求。所以，对设计机械产品的过程中，还应尽量与“低碳”标准要求相符。此外，降耗对于机械产品设计也具有关键性作用。分析研究产品低碳设计，对于降耗、能源利用率提高及生态保护等方面都具有十分重要的意义。而要使低碳机械制造技术应用充分发挥作用，就应与实践相结合才能不断发展，从而实现资源利用率提高和节能减排的明显效果，降低能耗与环境污染，实现可持续发展。

3.1 轻量化设计

轻量化设计是综合考虑产品各要素的一种优化设计方法，在汽车、船舶、机械等领域已得到广泛应用，特别是应用在机械产品设计中最广泛。究其原因主要是其优势十分明显：一是有效在原材料和产品加工、安装及使用过程中能降低能耗，进而使资源利用率有效提高；二是能源资源与原材料在生产过程中产生的碳排量，在运行使用时产品产生污染物的排放量可明显降低，实现保护生态环境的作用；三是有效降噪降低噪声污染。在轻量化设计产品时，确保机械产品具有一定可靠性。

3.2 模块化设计

在机械产品设计中，模块化设计是比较先进的一种设计方法。按照不同功能，可将模块化设计系统分为多个不同模块。再结合实际情况和设计所需，优化组合不同模块而获得相应的机械产品，模块化设计在“低碳时代”已被机械、航天等领域广泛应用。将机械产品各功能性单元划分为若干模块，并对模块评估以达到降耗目的，进而确保设备功能及可靠性。

3.3 生态化设计

生态化设计基于对机械产品功能及可靠性的保证，降低能耗及保护生态环境的优化设计方式。涉及机械、能源、电子等比较广泛的领域，在设计过程中，一是对能源节约及绿色环保材料优先选择，使能源、資源利用率有效提高；二是尽量避免选用高能耗及有害材料，以实现对生态环境的保护。在生产的过程中，机械制造通常会产生大量污染物，不只是破坏生态环境，也对操作者身体健康产生严重影响。所以，机械制造企业应在产品设计中尽量采用生态化设计方法，选用较小污染、较高能源利用率及经济效益的高科技工艺，以实现机械制造的可持续发展。

结语

总之，能源供需随着社会经济的迅速发展而呈现出比较突出的矛盾，生态环境受到的破坏也日趋严重。因此，在机械制造中倡导低碳制造技术具有十分重要的现实意义。为实现低碳制造目标，采取有效策略实施低碳技术改进，而且还要在机械制造中不断深入开展低碳制造理论及其技术的应用，传统机械制造应采用低碳制造理论进行取代才能有利促进机械制造业的健康发展。

参考文献

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[2]胡健，孙建民.自动化机械制造的研究[J].低碳世界，2013（18）.

[3]刘献礼，陈涛.机械制造中的低碳制造理论与技术[J].哈尔滨理工大学学报，2012（10）.

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