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集智攻坚 铸就国之重器 ——泰瑞机器股份有限公司产学研协同创新纪实

发布时间:2025年12月18日 来源:中国产学研合作促进会

在全球制造业迈向智能化、高端化的澎湃浪潮中,核心技术自主可控已不仅是企业间竞争的焦点,更是关乎国家产业安全与升级的战略基石。泰瑞机器股份有限公司(以下简称泰瑞机器)作为中国注塑机行业披荆斩棘的领军者,自2003年于钱塘江畔创立以来,便怀揣着产业报国的初心,始终锚定高端装备制造主航道,历经二十余年风雨兼程与创新求索,已从一家初创企业成长为综合实力稳居国内行业前三甲、在全电动注塑装备这一技术壁垒最高细分领域独占鳌头的国家级高新技术企业和“专精特新”小巨人企业。2017年,泰瑞机器成功登陆上海证券交易所主板,成为行业内主板上市第一股。这一里程碑事件不仅标志着其卓越的经营质量与发展潜力获得资本市场的广泛认可,更意味着公司站上了借助资本力量实现跨越式发展的新平台。

 

企业雄心:立于行业潮头,直面“卡脖子”困境

泰瑞机器的公司总部与核心研发制造基地深深扎根于创新创业热土——杭州钱塘新区,业务网络则辐射全球,产品远销至全球130多个国家和地区,海外销售占比高达45%,在激烈的国际市场竞争中赢得了声誉,构建了坚实的品牌影响力。泰瑞机器的核心业务始终聚焦于高端、智能、绿色的塑料注射成型装备的研发、生产与全方位、定制化的系统解决方案的提供,其产品线与技术服务深度嵌入汽车工业、航空航天、智能家居、医疗器械、精密包装等国民经济的核心领域,成为下游产业升级不可或缺的装备支撑。

然而,企业的发展与国家产业的痛点紧密相连。长期以来,在大型、复杂、精密注塑装备,尤其用于生产光学级零件的高端装备领域,其核心技术一直被奥地利恩格尔、德国克劳斯玛菲等少数国际工业巨头所垄断,形成高昂的价格壁垒和严密的技术封锁,这成为我国制造业迈向中高端进程中的一道“卡脖子”难题。泰瑞机器对此感同身受,并深刻认识到,面对如此艰巨挑战,单靠企业自身的积累和封闭式创新难以实现根本性突破,唯有以更加开放的姿态,与国内顶尖高校和科研机构建立深度、务实、战略性的产学研协同创新联盟,整合最前沿的学术思想、最深厚的理论基础与最贴近市场的产业实践能力,形成创新合力,才能彻底打破壁垒,实现从技术跟随到并行,乃至在部分领域实现领跑的历史性跨越。

 

协同模式:构建“联合舰队”,打通创新全链条

基于上述产学研协同创新的战略共识,泰瑞机器与在控制科学与计算机应用领域享有盛誉的杭州电子科技大学精准对接、强强联手,并进一步联合在高分子材料加工与机械设计领域实力雄厚的北京化工大学和在工业自动化与伺服驱动技术方面领先的苏州汇川技术有限公司,共同构建了一个以“需求同源、目标同向、资源共用、风险共担、成果共享”为核心特征的、深度融合的产学研协同创新共同体。这一共同体的宏伟目标,直指行业制高点——系统性地攻克“大型复杂光学级零件注塑成型工艺与装备”这一集机、电、液、控、材料、工艺于一体的综合性世界级难题。其合作模式绝非简单的技术转让或短期项目委托开发,而是组建一个贯穿基础研究、技术开发、工程化试制与产业化推广全创新链的“联合舰队”和常设性攻关团队。

在这一创新生态中,泰瑞机器作为产业需求的发源地、技术验证的试验场和成果产业化的最终平台,精准定义工程实践中遇到的痛点、难点与应用场景,提供世界级的装备试制车间、中试基地和面向全球的市场渠道;杭州电子科技大学则充分发挥其在先进控制理论、嵌入式系统架构、实时软件工程、智能算法等领域的顶尖学术优势与深厚积累,主导项目最核心的“大脑”——控制系统的颠覆性架构设计与算法创新;北京化工大学贡献了其数十年在高分子材料流变学、成型工艺机理、模具热流道设计与传热优化方面的深厚工艺底蕴,为成型过程的精准与稳定提供理论支撑和工艺参数库;苏州汇川技术有限公司则作为关键功能部件供应商,提供了应对高速重载极端工况的高性能伺服驱动与电机技术支持。

为确保协同体系的高效运转,各方共同建立了定期的技术联席会议制度、跨单位的联合项目管理办法和清晰的知识产权共享与利益分配协议,形成从前沿基础研究探索、关键技术联合攻关、原理样机研制、工程样机优化到最终产品批量生产与市场推广的全链条、闭环式管理。这种制度化、常态化、紧密化的协同创新机制,极大地降低了沟通成本,加速了知识流动,有效保障了研发方向的产业前瞻性、技术方案的工程可行性及创新成果的市场适应性,为项目的最终圆满完成奠定了坚实的组织与制度基础。

 

攻坚之路:瞄准三大堡垒,实现系统性突破

泰瑞机器的产学研合作典范之作——“大型复杂光学级零件注塑成型工艺与装备的研发及产业化”项目,其诞生背景深刻植根于国家实施创新驱动发展战略和制造业转型升级的宏大叙事与迫切需求。在汽车工业追求轻量化与美观化的浪潮中,大型全景天窗、超大全透明外壳的需求日益增长;在航空航天与深海探测这类国之重器的领域,对用于观察窗、整流罩的具备高强度、高透光率、低光学畸变、耐极端环境的复杂塑料光学部件提出近乎苛刻的要求;在高端医疗设备、智能家居界面等领域,同样存在着对大型精密透明件的巨大市场需求。然而,这类零件的核心制造装备——大型复杂光学级零件注塑机,因其涉及精密机械、伺服驱动、实时控制、高分子材料物理、模具热力学等多学科交叉且技术集成度极高,长期被国外巨头视为“皇冠上的明珠”并进行技术封锁和市场垄断。国内相关企业不仅需要承受高达数千万元一台的昂贵进口设备采购成本,更在核心工艺参数、控制系统底层逻辑、后续升级服务等方面全面受制于人。这严重威胁我国在相关战略性新兴产业的供应链安全与自主升级能力,成为名副其实的“卡脖子”之痛。直面这一严峻挑战,以泰瑞机器和杭州电子科技大学为核心的产学研创新联盟应运而生,肩负起打破垄断、实现国产化的历史使命。经过精心策划与充分论证,合作方案精准聚焦三大相互关联、层层递进的核心技术瓶颈:

第一个瓶颈是控制系统响应速度慢、动态精度低,无法满足光学成型对动作序列和参数稳定性的极致要求。对此,由杭电团队领衔,摒弃传统的单环控制思路,创新性地提出“毫秒级(ms)外环运动控制与微秒级(μs)内环优化控制相结合”的高精度实时双控制方法论,使工程师可以通过“搭积木”方式快速构建和调试控制策略,并自动生成底层代码。这彻底改变了国内注塑机行业在高端控制器硬件、核心控制软件乃至开发工具链上全面依赖国外技术的被动局面,实现从根技术到应用层的全面自主化。

第二个瓶颈是成型工艺本身。大型复杂光学零件往往壁厚不均,传统的单次注射成型方法极易因冷却速率差异导致残余热应力集中,诱发制品产生翘曲变形、银纹、雾度甚至应力开裂等致命缺陷,严重影响光学性能。合作团队经过大量模拟与实验,发明了一套复合型创新工艺体系,包括“多方位协同多时相积分注射成型工艺”,通过对多个进浇点的位置、注射压力、速度曲线和时序进行精准协同控制,实现熔体前沿的平稳推进和层层叠加,有效均化内应力;“高可靠预开间隙式低压注射成型工艺”通过在注射初期预留并精确控制一个微小的模具间隙,实现快速充模和高效排气,随后进行二次合模增压,大幅降低因困气导致的烧焦和锁模力需求;“高塑化质量自清理挤注成型工艺”则通过独特的料筒和柱塞设计,利用流量差产生的压力,在每次注射过程中自动清理柱塞外壁残留的熔体,防止物料长期停留导致的热降解,从源头上提升塑化质量并保证制品纯度。

第三个瓶颈在于装备的机械设计。针对承载百吨级大型模具的重载转盘因受力不均易产生侧倾、振动,以及超长超重拉杆在自重和负载下产生弯曲变形,影响合模精度与设备寿命的难题,项目团队研发了“轴向随动重载转盘多组分成型方法”和“高精度动态悬浮平衡技术”。前者采用水平对置的四工位循环旋转设计,极大地提升模具容纳空间和利用效率;后者则创造性地在拉杆支撑系统引入电磁悬浮平衡原理,通过实时检测与调节电磁对斥力,动态抵消拉杆自重引起的下垂和偏载,将拉杆受力偏载率降至惊人的低水平,确保超大型模具在高速运转下的极致平稳与精准定位。同时,针对高速重载工况下伺服电机易温升过快、导致性能下降甚至退磁失效的问题,革新了电机电磁设计方案,采用内置式永磁转子拓扑结构,并优化了驱动算法的谐波补偿与反馈机制,确保动力核心在极端工况下的持久可靠。

 

丰硕成果:双奖认证与性能指标的全面超越

通过长达数年的艰苦协作与持续迭代攻关,凝聚泰瑞机器、杭州电子科技大学等多方智慧与心血的这项产学研合作项目最终结出无愧于时代的丰硕成果,并获得来自政府、行业与市场的高度认可,先后荣获2020年浙江省科学技术进步奖一等奖、2022年中国产学研合作促进会科技创新奖一等奖。这是对该项目从技术原创性、先进性到产业推广价值、社会经济效益的权威背书,是产学研深度融合模式成功的最佳印证。该项目累计获得授权发明专利高达23项,形成覆盖控制系统、成型工艺、关键结构、驱动系统等全方位的、严密的高价值专利保护网。

不仅如此,项目团队还深度参与2项国际标准、6项国家标准(其中主持1项)和3项行业标准(其中主持2项)的制定工作,将自主技术融入全球产业规则,显著提升中国在全球塑料机械行业的话语权。所研发的NEO系列高端注塑装备,经国家塑料机械产品质量监督检验中心等权威第三方检测,其关键性能指标实现全面超越,达到国际先进水平。

 

深远影响:经济效益与社会价值的双重彰显

在成果转化与产业推动方面,泰瑞机器作为产业化主体,成功将项目的创新成果转化为具有强大市场竞争力的系列产品,并实现规模化量产与全球市场布局。这些国产高端装备不仅在国内市场成功替代了进口设备,被广泛应用于汽车全景天窗、大型光学透镜、高端家电面板等产品的生产,满足了国内产业升级的迫切需求,更以其卓越的性能和显著的性价比优势,反向出口至欧洲、北美等传统工业强国,实现了中国高端制造装备的“走出去”。

在项目成果产业化后的三年内,仅泰瑞机器与苏州汇川两家主要完成单位就累计实现新增销售收入超30亿元,新增利润超3亿元,经济效益极其显著,充分证明了科技创新所带来的巨大市场价值。该项目的成功,彻底打破了国外厂商在高端光学注塑装备领域长达数十年的技术与市场垄断,迫使同类进口产品价格大幅下调,为下游众多应用产业节约了巨额设备投资和维护成本。同时,项目所突破的自主实时控制系统、精密协同成型工艺、重载装备动态平衡技术等都属于行业共性关键技术,具备强大的技术辐射和溢出效应,其成功经验与技术模块已可迁移并赋能于数控机床、工业机器人、压铸机等其他高端装备制造领域,带动整个中国高端装备产业链的技术能级提升与核心竞争力构建。在社会效益层面,该项目有力保障了国家在深海探测、航空航天、国防军工等涉及国家安全的重大工程中对关键高性能透明部件的自主可控与及时供应,筑牢重点领域产业链供应链的安全防线。此外,通过产学研深度融合,在项目攻关过程中,也为参与的高校培养和锻炼了一大批兼具前沿理论视野与重大工程实践能力的复合型、创新型硕士、博士研究生和青年科技人才,形成“以项目带动人才成长,以人才支撑技术突破”的良性循环。这一成功模式,为中国从制造大国向制造强国迈进提供了可复制、可推广、极具借鉴价值的宝贵范式。