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喜报!我院胡旭东教授领衔完成项目获国家科技进步奖二等奖
部门: 日期:2021-11-04 15:33:51 浏览量:

11月3日上午,国家科学技术奖励大会在北京举行。国家科学技术奖是我国科学技术领域的最高奖,2020年国家科学技术奖共评选出264个项目、10名科技专家和1个国际组织。

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我院胡旭东教授领衔完成的“高性能无缝纬编智能装备创制及产业化”项目,获国家科技进步奖二等奖。这是浙江理工大学继获得2016、2017年度国家科技奖后,再一次主持获得这一重量级奖项。



从原材料到成衣的“一键打印”


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 “天衣无缝”原本说的是神话传说里,仙女的衣服看不到衣缝。今天,胡旭东教授团队的一项发明,真正实现了“无缝制衣”,只需在电脑面板上输入参数,按下机器按钮,从丝线到成衣便一气呵成。


纺织界的“3D打印”


  熟悉制衣流程的人都知道,从丝线到面料再到成衣,要经过编织、裁剪、缝合等多道串联工序。工业时代前,人们需要先纺纱织布,再根据每个人的身形裁剪出衣服的前片、后片、领子、袖子等部件,缝合到一起。即便到了高速织机普及的今天,一件成衣的出炉也逃不出这几道工序。

  而在学院23号楼的“针织智能制造创新平台”实验室,衣服却可以像“3D打印”一样被机打出来。这得益于团队历时十余年研发的“变轨式无缝纬编成型”技术。


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  在实验室,我们看到几台两米多高、上部有着圆形轨道的机器,从机器的一头送进各路丝线,另一头就能织出完整的毛衣或内衣、袜子,这样织出来的衣物不但没有接缝,而且通过变换参数,还能在生产过程中不断改变衣服的颜色、花样。

  “全成型无缝编织技术改变了全球纬编织物长期以来缝接成衣的生产模式。”学院副院长吴震宇介绍。

  我国纤维消耗量约占全球的75%,其中针织纬编是纤维的主要的生产方式,被大量用于服饰纺织品。近年来,随着人们对服装个性化需求的加大,越来越多企业倾向于生产多品种、小批量的纺织品,对生产技术也提出了更高要求。

  传统的多设备配合的三段式制造工艺不仅生产流程长,综合效能低,也无法响应市场多样化的需求。近年意大利圣东尼、日本岛津等国际著名公司致力于研发纬编织物的全成型技术与装备,但在我国至今未能实现大规模产业化。

  胡旭东团队的“变轨式无缝纬编成型”项目摒弃了国外选针式技术路线,突破了传统织物的多工序拼接技术瓶颈,实现了织物的全成型编织。不仅大大节省了设备、简化了流程,也更能适应市场个性化的需求。

  这一成果现已被纺织龙头企业推广应用,并历经十余年的市场考验,圆型纬编针织机产品、电脑横机控制器等产品在行业内同类产品销量居前二。数据显示,无缝纬编装备及智能控制系统等产品近三年新增产值19.1亿元,利税1.3亿元,企业综合效能比原来提高了39.7%。

  “全成型无缝编织的好处还在于,它可以减少衣服面料和皮肤之间的摩擦,在婴幼儿服饰、运动员服饰中都有着很广泛的运用。”吴震宇说。


为机器装上“最强大脑”


  除了发明变轨式无缝纬编成型方法,课题组还研制了全成型纬编装备,攻克了复杂机电系统可靠运行的难题,保障了规模化工业生产的需求。

  和打毛衣只需要两根针不同,一台织机上可能有几百到数千枚织针,这些织针根据电脑指令单独运作,彼此协同配合。一旦其中一枚织针运行出错,就会导致纺织品出现次品。

  对此,胡旭东团队研发了具有共位侦错能力的选针驱动器,通过观察、记录流经选针器的电流变化趋势,提前预判织针工作状态是否正常,从而实现预警。经测试,该系统的动作失效漏判率低于百万分之三;团队还研制了分布式控制器,通过“控制器”这个“最强大脑”,使得线路串扰率降低了95%,保障了设备的可靠运行。

  一项来自企业用户的评价显示,“原来一台机器每月维修保养时间为1天,而新设备每月大概只需2-3小时,联网极大减少了维修时间……在加工多品种小批量产品时,优势明显……”

  “采用这套装备,企业将再也不用依赖人工检修,理论上够可以实现7*24小时不间断运行,大大提升了运作效率。”胡旭东说。

  此外,团队还发明了密布型轨道三角结构,有效提升了装备工作效率。同一台设备,进纱路数越多,织得就越快。团队将在22英寸口径针盘的进纱路数增至24路,较市场同类产品提花路数提升50%,为规模化的工业生产提供了便捷。


打造智能化“数字车间”


  在改革纬编织物的生产工艺、研制成功全成型纬编装备的基础上,胡旭东团队还致力于打造智能化的“数字车间”,通过创新纬编装备网络化集群生产技术,破除多源设备协同运行的壁垒,有效提升装备综合使用效能。

  针对企业大多存量设备都不具备联网功能,又无法一次性替换存量机型的难点,胡旭东团队开发了纬编设备信息模型加载器和编译器,实现了从物理模型到信息模型的快速映射,并通过开发数据链路快速构建的通用网关,为不同设备之间互联互通架设了一座桥梁。

  过去,纺织企业接到订单都要进行人工排产。一家企业要生产AB两种款型的服装,需要专业师傅进行调度,决定哪几台机器分别生产什么款型的服装,产量多少,而通过将若干台设备组建成智能装备的互联集群,不仅能对设备运行实施远程监测和实时维护,还能开展个性化订单的智能排产。

  改造后,单机设备利用率达88.9%,综合运行效能较国外选针式机型提高39.7%。经中国纺织工业联合会等部门组织专家鉴定评价,项目整体技术达到国际先进水平,其中在信息模型映射和装备互联互通技术方面处于国际领先水平。

  胡旭东说,“中国纺织行业正在加快转型升级,我们以智能制造为手段,加快新一代信息技术与纺织业融合的创新发展,推动纺织产业向绿色低碳、数字化、智能化和柔性化等方向发展。”


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