
新材料是支撐戰略性新興產業和重大工程不可或缺的物質基礎,對促進技術創新和提升產業核心競爭力具有舉足輕重的意義。它未來的發展趨勢是什么?湖南湘投輕材科技股份有限公司(以下簡稱“湘投輕材”)總經理劉春軒給出答案:更輕、更強、更環保。這三個詞看似簡單,卻讓劉春軒和他的團隊在轉型發展的創新之路上奮斗了近10年。
2000年,湖南能源集團前身——湖南省經濟建設投資公司,秉承發展湖南新材料產業的初心,積極響應推動縣域經濟發展的號召,在湖南湘西州瀘溪縣出資成立金天鋁業,依托中國科學院“氮氣霧化法”尖端技術,建成國內首條產業化微細球形鋁粉生產線,推動湘西州一躍成為全球微細球形鋁粉產業的領軍之地。
然而,2012年歐美國家的“雙反”政策如同晴天霹靂,給國內太陽能市場以沉重打擊,光伏產業發展緊縮,作為其上游的鋁粉產業也遭受重創。在這一背景下,湘投輕材果斷決定“轉換賽道”,通過轉型謀求公司的生存和發展。
彼時,劉春軒剛剛從中南大學粉末冶金研究院博士畢業并加入湖南能源集團。
“優秀的年輕人要多到基層磨煉,要沖在技術一線,要沖在市場前沿,永遠保持好奇心和工作熱情!”集團領導的諄諄教誨,讓劉春軒果斷選擇下沉一線,投身于湘投輕材轉型發展的征程中。
戰略轉型,不可閉門造車。劉春軒扛起了開拓市場與外聯公關的重擔。為了調研市場信息,摸清市場痛點,他和創新創業團隊成員們往返于北京、上海、廣州、深圳等大城市,出現在全國各地相關展會、學術論壇的現場。長年累月的奔波讓團隊積累了很多人脈和資源,他們開始接連不斷拜訪各地相關產業協會、科研院所,接洽潛在客戶單位,謀求合作契機,為項目開拓市場、籌劃場地、募集資金嘔心瀝血。幾年來,團隊的飛行里程達到21萬公里,相當于繞地球飛行5圈。
“軟磨硬泡”是劉春軒多年跑市場修煉出的“優秀品質”?!坝幸淮?,我在客戶公司門口蹲守了三個月,才見到公司老總。”他回憶道,“別人都擔心我是騙子,不愿意透露那些‘機密’,所以獲得對方的信任特別關鍵。”
好在劉春軒健談,能迅速與他人熟絡起來。經過多方了解,劉春軒和團隊成員們將獲得的信息條分縷析,從中“嗅”到了可轉型方向上的重要材料——輕金屬復合材料。這是全球大國競爭的重要材料,與國防軍工、航空航天、軌道交通、電子和光學儀器等戰略產業密切相關,也是我國眾多工業領域實現輕量化發展的關鍵基礎材料。
制動盤是軌道交通車輛的關鍵部件,屬于“安全盤”。以前,國內軌道交通批量運用的制動盤產品仍以傳統材質的鑄鐵制動盤為主。隨著車輛輕量化發展趨勢和節能減排政策的影響,鑄鐵制動盤正在被革命性的新材料產品——鋁基復合材料制動盤所替代。
“以前,我國鋁基復合材料制動盤主要從德國等發達國家進口,我們要‘看別人臉色行事’?!眲⒋很幷f,技術受制于人的滋味太苦澀。通過大量調研與內部研討,團隊最終決定,以軌道交通車輛制動盤和電動乘用車制動盤為切入點,推動新材料在交通裝備市場領域內的應用,實現企業從原材料生產向零件制造延伸的戰略轉型。
起初,新材料的研發過程并不順利。在高端交通裝備工程領域,鋁基復合材料受制于傳統工藝增強相添加的限制,在物理性能等方面始終未能取得適應性重大突破。加之軌道交通車輛鋁基制動盤90%以上市場被國外企業占據,鋁基制動盤主要采用攪拌鑄造工藝生產,其應用一直未能突破時速120公里。采用粉末冶金工藝制備如此大尺寸,而且較為復雜的關鍵部件,在全球范圍內從未有過先例,更遑論工業化生產。困難重重,每一個環節都像一只無形的大手,扼住研究的咽喉。
屢敗屢試,創新創業團隊并沒有氣餒。團隊成員不斷調整溫度、工藝、各材料的比例等參數,嘗試研發各種新樣品。制動盤作為保障列車安全運行的關鍵部件, 其性能的優劣直接關系列車行駛的安全。 因此, 對新研發的制動盤進行嚴格的臺架測試是確保其性能符合安全標準的重要環節。 為了能及時獲取測試的第一手信息,常常是物流公司剛把樣品送到外地檢測單位,劉春軒和創新創業團隊成員們就到達檢測單位門口,在臺架測試線上一守就是兩三天。檢測結果往往不理想,但自詡為“吃得苦、霸得蠻的科技湘軍”的團隊成員,互相加油鼓勁,一次次地進行實驗。功夫不負有心人,通過材料成分與工藝參數的多輪調整與優化,創新創業團隊所制備的制動盤樣品成功通過了極為苛刻的臺架測試與裝車運營考核。
作為革命性新產品,湘投輕材開發的鋁基復合材料制動盤與現有主流鐵盤相比,應用于城軌車輛可減重約60%,應用于新能源汽車可減重約50%,其強度、硬度、耐溫耐磨等關鍵性能指標實現了代際超越。
“基層是磨礪意志、鍛煉能力的最佳場所,優秀的年輕人應該多到基層磨煉。”劉春軒鼓勵創新創業團隊的年輕人,要有“甩開膀子干一場”的魄力,要有“背靠背”“硬碰硬”的底氣,更要有長期“坐冷板凳”的耐心。
湘投輕材創新創業團隊自主研發的粉末冶金工藝鋁基復合材料制動盤具有輕質、高強度、耐磨、耐高溫、耐腐蝕等特征。經過多方驗證,鋁基復合材料制動盤能夠更好地滿足智能化制造、節能減排降碳的迫切需要。
2023年6月,該產品通過了中國城市軌道交通協會主持召開的國產化粉末冶金鋁基復合材料制動盤載客運營評審會。在5萬公里的運營里程下,鋁基制動盤表現優異,項目成果打破了國外在高速鋁基制動盤領域的長期壟斷,解決了進口鋁基制動盤維護成本高的問題,實現了制動盤全生命周期免維護的歷史突破。
“我們已經形成自己的核心競爭力,部分領域甚至能與國外巨頭‘掰手腕’。這是未來發展的底氣所在。”劉春軒撫摸著自己參與造出的制動盤,動情地說。
一項研發成果要從實驗室走向市場,往往要耗費大量時間。這個過程,也是創新鏈與產業鏈結合的關鍵環節。要想推動科技成果向新質生產力轉化,就必須跨越技術轉化的這片“達爾文死海”。

“從實驗室的克級到產業化的萬噸級,好比讓一位會給1人做飯的廚師給100人做飯,掌握不好火候就會出問題?!眲⒋很幮蜗蟮乇扔?。
接著,他鄭重地說:“尤其是我們的產品屬于行業首創,當前市場上的常用設備無法滿足我們獨特的生產需求,只能通過我們自己進行改造和優化,以確保能夠實現規模化生產?!?/p>
為了順利推進中試研發線的建設,劉春軒和創新創業團隊的成員們全身心投入其中,項目立項、初步設計、概算、安評、環評及關鍵設備的深入調研與采購準備等前期工作,大家都全程參與。在項目建設過程中,劉春軒帶著研發團隊成員在現場查漏補缺,核對參數、比對圖紙、測試設備,按照技術需求調整生產參數,雖然時間緊、任務重,但他仍然一絲不茍,每個環節都要求反復校核,每個細節都要求反復推敲。休息之余,他還主動學習相關的安全及生產管理等方面知識,了解設備的性能。
“科技湘軍,就是要心系天下,敢為人先。技術轉化的‘達爾文死?!覀円还淖鳉?,沖過去就是海闊天空!”在成員們的相互鼓勵下,團隊終于攻克了量產的工藝難題,建成了全球首條粉末冶金鋁基復合材料軌交制動盤中試生產線。同時,通過設備改造升級,形成了具有自主知識產權的軌道交通車輛鋁基復合材料制動盤粉末冶金工業化集成技術,解決了成形脫模難、燒結受熱不均等工程化難題,實現了制動盤穩定、高效連續生產,單片生產節拍由最開始的4小時每片提升至15分鐘每片,產能提升了整整16倍,單條生產線年產能突破萬件。
“有自己的技術,腰板就是能挺直!”昔日的競爭對手,如今已經成為合作伙伴?!艾F在,公司為國內市場份額總占比超70%的主流制動體系商供貨,已經批量應用于廣州、深圳、濟南、成都地鐵?!眲撔聞摌I團隊成員說道,“沒準你每天坐的地鐵,制動盤就是來自我們公司!”目前,湘投輕材120公里時速軌道交通車輛粉末冶金鋁基復合材料制動盤產品已入選《城市軌道交通第二批自主化裝備推薦清單》《湖南省2022年度100項重點工業新產品推薦目錄》。
在軌道交通鋁基制動盤研發取得重大突破的同時,劉春軒帶領創新創業團隊開發了一款新能源乘用車鋁基復合材料制動盤樣件,并成功通過了多項臺架測試。
測試結果表明,這款新能源乘用車鋁基復合材料制動盤整體制動性能好,無噪聲、抖動、制動力不足等問題,其極限耐熱溫度可達500℃以上,遠超各工況下盤面可達溫度,可作為現有鑄鐵盤的替代品種。但是由于缺少相關技術標準,鋁基復合材料制動盤在汽車領域尚無法實現商業應用。

“沒有規則,制定一個不就行了?”團隊成員提出了制定團體標準的想法。2022年,湘投輕材與廣汽研究院牽頭制定了中國汽車工業協會《電動乘用車鋁基復合材料制動盤性能要求及測試方法》團體標準(下稱“《標準》”)。《標準》是全球首個電動乘用車鋁基復合材料制動盤團體標準,填補了鋁基復合材料制動盤在電動乘用車領域的技術及標準空白。它標志著我國在推動電動汽車輕量化產品更新迭代、促進鋁基制動盤商業化應用等方面已走在世界前列。
基于原創性核心技術,湘投輕材與行業頭部企業展開緊密合作,攜手推動研發成果落地,為中國汽車工業在全球競爭中“換道超車”提供科技湘軍力量。
大型貨車往來不絕,機器不斷地發出“隆隆”的聲音,每一條生產線的工人都在有條不紊地做著本職工作……偌大的工廠里人來人往,一派熱火朝天的景象。在展覽室,一個正方體金屬塊占據展臺“C位”,這就是劉春軒帶領創新創業團隊制出的粉末冶金鋁基復合材料。
“你可別小看它。”劉春軒談起專業來滔滔不絕,“這種材料質量達到航空級標準,且工藝成熟適合大規模工業化生產,可實現對航空航天、電子光伏、高端交通裝備所需高性能材料的國產化替代?!?/p>
現在,湘投輕材建有全球首條粉末冶金軌道車輛鋁基復合材料制動盤中試生產線和電動乘用車鋁基復合材料制動盤中試生產線。這兩條生產線不僅標志著湘投輕材在高性能材料應用領域的重大突破,也體現了湘投輕材對未來交通工具輕量化、高效化趨勢的精準把握。

為積極響應黨中央關于發展新質生產力的號召,加快數字智能與傳統制造業的深度融合,實現產業向新、生產力煥新,劉春軒和創新創業團隊正全力以赴推進產線自動化改造項目。通過加裝一系列先進的自動化設備和智能系統,旨在構建一個高效、精準、靈活的生產環境。
“為了不斷優化生產流程與技術創新,我們每周都會組織生產與技術部門的同事召開例會,深入剖析生產研發過程中遇到的具體問題與挑戰。”創新創業團隊的成員介紹,正是通過例會上的思想碰撞,大家集思廣益,共同尋找并實施有效的解決方案。
目前,湘投輕材在現有產線的基礎上加裝了高精度自動化加工設備,如機器手和輔助工裝等,這些設備能夠大幅提升精準度與生產效率,同時減少人為誤差。為進一步提升生產線的智能化水平,增加了自動化稱重、視覺識別、溫度檢測等設備設施,建成自動化檢測系統。通過實時采集生產過程中的各項數據,如溫度、壓力、速度等,借助大數據分析與人工智能技術深度挖掘與分析,及時發現生產過程中的異常情況,預測潛在問題,并自動調整生產參數,實現生產過程的持續優化與智能決策。這不僅將顯著提升產線的生產能力與產品質量,還將推動整個行業向更加數字化、智能化、綠色化的方向發展。
過去3年,湘投輕材研發投入年均超1000萬元,科技成果產出和轉化能力明顯提升。
“在湖南能源集團黨委的大力支持下,我們團隊正在研發更高速度等級軌道交通車輛輕量化制動盤和電子封裝、低空飛行器、人形機器人等重點領域的關鍵輕量化部件,要將粉末冶金鋁基復合材料應用到更廣闊的領域。”創新創業團隊的新目標很明確,就是國家關注什么、省里關心什么,他們就做什么。
湘投輕材創新創業團隊先后承擔了HYXD、湖南省戰略性新興產業科技攻關與重大科技成果轉化、重點領域研發計劃等省部級科研項目20多項。團隊在輕金屬粉體材料、復合材料及構件領域獲得授權專利91項,其中國內發明專利39項、國外發明專利2項。
誰能想到,取得如此成績的研發團隊,平均年齡只有35歲。“我們的團隊非常年輕,充滿青春活力,但在技術研發的過程中,我們都能沉下心來,攻堅克難?!闭勂鹧邪l團隊,劉春軒話語中滿是自豪。
目前,劉春軒帶領的創新創業團隊共有90多人,其中博士13人、高級職稱13人,“90后”已開始擔大任、挑大梁。特別是近幾年,在各級各部門的關心和支持下,公司還引進了國家外專局高端外國專家、中央組織部“西部之光”訪問學者、全國青年崗位能手等高層次人才,為創新創業增智助力。因出色的工作和奉獻,團隊外籍專家榮獲“瀟湘友誼獎”。鑒于優秀的科研能力及顯著業績,2019年,創新創業團隊被中共湖南省委人才工作領導小組評定為輕金屬復合材料及關鍵零部件省企業科技創新創業團隊,2022年被認定為湖南省企業科技創新領軍型團隊。
“我們團隊始終心系‘國之大者’,致力于通過科技創新,壯大產業集群,在打造國家重要先進制造業高地中走在前列,為現代化新湖南建設提供堅強支撐。”懷揣這一理想,創新創業團隊加強與上下游企業、科研機構、高校的交流合作,形成資源共享、優勢互補的產業聯盟,實現技術突破、市場拓展及品牌提升等多維度合作。
同時,創新創業團隊圍繞“制造+服務”建立了輕金屬復合材料制備與應用湖南省工程研究中心、湖南省科技成果轉化中試基地等8個省級科研平臺,為產業鏈上下游提供創新成果的中試熟化、二次開發、工程化工藝化及產品檢測驗證等延伸服務,促進科技成果轉化與應用,加速產業升級轉型,共同打造具有國際競爭力的產業集群,為區域經濟發展注入強勁動力,為黨的二十大報告提出的加快制造強國建設的歷史使命貢獻力量。