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社长专栏 丰田访谈 赛事活动 专题报道
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社长专栏 丰田访谈 赛事活动 专题报道

“支撑起日本造车业的匠人们”专辑第6期 涂装工匠 宮地敬司

目录

守车体之坚,绘车身之美的涂装工艺
进入公司35载春秋,一门心思扎在涂装部门
开发汽车涂装技术,并确保其生产力和品质
卓越的涂装技术,超越他人之美
对色调的细腻感知和鬼斧神工的喷枪操作技能
让顾客感到幸福的“更好颜色”的汽车
培养未来的“涂装工匠”

在当今这个以3D打印、AI技术为代表的数字化备受瞩目的时代,造车行业的一线其实还存在着一些依靠“老手艺”而运转的部门。
ToyotaTimes 将聚焦这些用其自身精湛技艺支撑起汽车行业的“匠人”们。并开启一个直指日本制造业精髓的新特辑“支撑日本汽车制造业的匠人们”。

这次我们的采访对象是有着“涂装工匠”之称的宮地敬司先生。

第6期 用色彩焕发汽车之美的涂装工艺开发者--“涂装匠人” 宮地敬司

丰田汽车 生产本部 车辆生产领域 涂装成型生产技术部 涂装整备课 高级专家

守车体之坚,绘车身之美的涂装工艺

汽车涂装保护了整日日晒雨淋的车体,让车体免受空气中漂浮的杂质、灰尘、湿气等的侵蚀,减少伤痕和生锈等对车体的损坏,延长了汽车的使用寿命,还屏蔽了驾驶时噪音,为驾驶者构建了一个静谧舒适的车内空间。 更重要的是,汽车涂装体现了汽车的审美价值,即决定了汽车的美感。 一辆汽车的性能和设计再好,如果车身颜色和品质低劣,也不可能成为让人一眼倾心的完美汽车。

车漆的厚度只有1/10毫米(100微米)左右。但是这薄薄一层汽车“皮肤”却是由四层涂面构成,也就是要经历4道涂装工序。

由4层构成的车漆,厚度仅为100微米左右,相当于人的一根头发。

其中,最下面一层是“电泳层”,也称为“底漆层”。所谓电泳是对防锈涂料施加电压,使其附着在工件表面的一种涂层工艺。将带正电荷的车体浸入带负电荷的涂料池中,利用电场的力量,使涂料均匀、无缝覆盖在钢板材质的车体表面。

将车体浸入涂料池的“电泳涂装”生产线

当电泳涂装工序完成且车身表面的涂料彻底干燥后,接下来是树脂(密封剂)涂装。 这是使用密封剂的树脂填充钢板的接缝和间隙,以防止水和灰尘进入车体内部(密封的过程)。 这一道工序还能起到防止驾驶噪音进入车内的作用。 在建筑界,厨房和浴室等大范围用水的房间装修中,也有一道 “密封”的工序。但是在这一步骤中,由于只是对车体部分进行了填充,所以也有人不将其视为涂装工序。

完成电泳(底漆层)涂装和密封涂装的车身上再次覆盖的涂层称之为中涂层,也就是最表面涂层的底涂层。防锈作用的电泳涂层表面上,由于涂料特性不可避免地会产生很多凹凸。而中涂层的目的就是整平电泳层造成的凹凸,并提升下一道工序的油漆涂层的色泽。

在中涂层干燥后是两层面漆涂层。,亦称“主涂层”,它包括决定汽车颜色的基色漆层以及赋予车身光泽的清漆层。这两层有时也被称为“主漆”。豪华车型还可以选配的更为高档的特殊“高品质涂料”,这种涂料会附加在基色漆和清漆之间,也就是形成三层构造。

本期节目主角就是涂装工程的专家——“涂装工匠”宮地敬司。

进入公司35载春秋,一门心思扎在涂装部门

1967 年 4 月 22 日出生,现年已54 岁的宫地敬司高中毕业后,在1986年成为一名丰田员工。从踏入丰田的那天起,在之后长达35年的岁月中,他全心全意地钻研在涂装部门。 2000年获得专业技能A级(涂装工程整备领域),2021年晋升为“高级专家(SX)”。 在约570人员工的涂装和成型生产技术部中,他成为了名至实归的“技术一把手”。

谈及涂装工艺的宮地,云淡风轻的言语间传递着对工作的炙热。

“我加入丰田是因为我喜欢捣鼓做东西。小时候,我就乐此不疲地为塑料模型上色。被分配到现在的工作岗位上,我对颜色的兴趣更加浓厚了。”

宮地活跃在生产一线,是丰田车身“水性化”涂装技术革新的功臣之一。2000年,当宮地荣获专业技能A级时,全球汽车制造商都在为保护地球环境而全力攻坚这一技术课题。

在此之前,汽车涂装中使用的涂料,特别是中涂层和面漆涂层涂料,都是有机溶剂和挥发性有机化合物(VOC)的溶剂型涂料(油性涂料)。然而,挥发性有机化合物在干燥时会释放到大气中,成为光化学烟雾等空气污染的罪魁祸首。为了大幅度减少这种挥发性有机化合物的释放以及减少汽车制造导致的空气污染,必须要控制溶剂型涂料的使用量,即选用有机溶剂含量更低的混合型涂料,或者选用不含有有机溶剂的水性涂料。

汽车制造迎来了涂装技术大革新时代。宮地率领的技术团队研发出水性涂料新技术,积累了相关技术经验和专业知识。时至今日,除了少量清漆外,大多数涂料都已经实现了完全的水性化。

开发汽车涂装技术,并确保其生产力和品质

现在,宮地的工作职责就是确保包括雷克萨斯在内的所有丰田制造车型的涂装工程的生产力和品质。

设计师决定汽车的涂层颜色。而摆在在宫治前面的第一项工作就是思考如何在生产现场再现设计师想要的颜色。应该选用怎样的涂料,又应该怎样混合调色,再通过怎样的技术实现? 涂装工艺不仅要在生产现场杜绝产品缺陷,更是要确保在每天1,000 台的批量生产中涂层质量稳定。因此要确立“优良品制造工艺”并将其交付给生产现场。

正在检查涂层质量和划痕的宮地,任何最细微的差别都无法逃过他的眼睛。

“如果不能在生产现场保证稳定的品质,无论是多么有吸引力的设计,也无法采用。如果设计方案无法转化为优良品制造工艺,我们就会向设计部门提案重新调整设计。”这也是宮地的一项重要工作。

此外,宮地的部门也会评估和检查当车漆涂层被划伤,补漆修复后涂层是否能恢复到原来的状态。

作为“涂装工匠”的宮地会综合考虑颜色品质、生产性和可修复性,最终判断是否真正可以采用设计师的颜色,没有这一锤定音,生产线将不会生产这种颜色的汽车。

“在涂装部门,我们会活用长年以来积累的技术、技能、知识和经验,努力打造一辆‘颜色更美、更具魅力的汽车’”这是我的工作。而这一切都是为了让乘坐这辆汽车的人获得更多的色彩美感,体会到更多的幸福。在从早到晚的工作中,我心中都铭记这一点。”

此外,培养自己工作的承接者,让“涂装工匠”后继有人,对于现年54岁的宫治来说,也是一项重要工作。

卓越的涂装技术,超越他人之美

从宮地身上看到的是一位纯粹工匠的秉性,沉默寡言,不说多余的话。但是朴实外表下,他身怀的却是涂装部门内无可争议、众人交赞的最高技能。

在“空气喷涂”工艺中,即使采用完全相同的涂料,底色膜的厚度相差3/1000毫米(3微米),涂层颜色也呈现微妙的变化。另外,在清漆涂层,只要漆膜厚度出现5/1000毫米的差异,涂层光泽度和质感就会大相径庭。而宮地凭借敏锐直感,能清晰捕捉到所有差之毫厘的不同。

“补漆”要求修复工人必须具备能分辨颜色(色相、色调)细微差别,判断色泽优劣的细腻感知能力。此外,为了还原最初的颜色,以克为单位精细调和涂料的调漆技术,以及娴熟巧妙地使用各种喷枪的喷涂技能也是一名修复油漆工必须掌握的。

而在这一领域,宫地的技能(空气喷涂/补漆)水平是无可争议的首屈一指。

宮地钟爱的补漆用喷枪。配合不同用途,喷枪种类繁多。

当听到“空气喷涂”时,有些人可能会疑惑“涂层工程早实现自动化了,还需要这项技术吗?”

过去,生产线上的车身涂装工程采用的都是空气喷涂,全部由油漆工手持喷枪完成。为了提高涂装效率,稳定和提高涂装质量,并保障安全作业,加快作业速度,自动化已经推广了几十年。 今天,量产车的喷漆已高度自动化,几乎所有的涂装工序都是工业机器人完成的。

过去的空气喷涂生产线

丰田也一直在积极致力于推行涂装自动化,其自动化的推广可以追溯到 50 年前。 1994 年导入了一种手臂式涂装机器人,它可以匹配传送带运过来的车体,完成任何部件的喷涂,并保证涂装工艺水平的一致性。

手臂式涂装机器人

如今无论是机器人,还是涂装技术都有了突飞猛进的进步,早已今非昔比。涂装速度和效率也都有了惊人的提升。例如,“使用的涂料有百分之多少涂在车身上(是否涂上)”,也就是所谓的涂装效率,过去只有25%左右。也就是说,3/4的涂料其实都没有涂在车身上,而是被白白的浪费掉了。但是,通过采用最新技术、施工方法和设备,目前的涂装效率超过了95%。换句话说,只有不到 5% 的涂料被浪费了。

在豪华轿车中,只有很少一小部分的涂装是通过空气喷绘完成的。最新的涂装工程中,会在丰田自主研发的“无空气车漆喷雾器”上配置最新型的机器人。机器人灵巧地挥动机械手臂上,高速精准地在一台台随传送带移动的车体上喷绘涂层。

装配在丰田自主研发的“无空气车漆喷雾器”(下)上的最新型机器人(上)

但是教授机器人作业的则是宮地他们。机器人只是忠实再现过去手工作业中油漆工根据车身形状熟练操作喷枪的“空气喷涂”流程。

“必须根据涂料的种类,选取最佳的喷涂方式。如果跳过这一步,没有精细调整涂装流程,车身涂层就会出现不均匀和流挂。车身形状越复杂,涂装难度就越高。手工喷涂如果无法涂得很漂亮,是无法指望机器人表现得更好。”

对色调的细腻感知和鬼斧神工的喷枪操作技能

丰田对汽车涂装的要求有多高? 管理涂层品质的“涂装工匠”宮地对于色调的感知又有多细腻呢?

涂装成型生产技术部为更直观的评价涂层颜色,设置了专门的展示台,展示台上配备接近自然光的光源,为了这次采访,涂装成型生产技术部特意准备了采用最新涂料和技术制造的新品门板,以及手工补漆修复过的门板。

配备接近自然光的专用展示台

采用最新涂装工艺制造的外板,色泽鲜艳,光彩照人

最新的高品质喷漆门板与常规喷漆门板并行排列。精细的美感、鲜艳的色彩和深邃的光泽让人印象深刻。 但更人惊叹是经过宫地之手修复后的门板涂层,简直是天衣无缝,无懈可击。

右边是经过补漆后的门板,左边是全新的门板。一般人几乎不可能察觉到两者差异。

“这是‘合格的补漆修复’,这是‘不合格的补漆修复’。”宫地解释道。然而,在普通人眼中,这两者毫无差别。两者都像是全新品。没有宫地用手指指出位置,旁人是绝对看不出哪个部位曾经修补过,因为一切都是雁过无痕。

事实上,宫地和涂装整备课的同事们都有一种能辨别出细微颜色差异的“色调感”。据说,没有这样的能力是无法胜任这个岗位。宫地也坦言“有部分色调感是无法通过训练来培养的。”

那么宫城的感官到底有多细腻呢?记者和宫地的学徒一起参加了一个色调能力测试。测试的内容是将涂有浅紫色到绿色的多个圆柱块按颜色渐变顺序排列。

将 20 多个颜色非常浅且渐变的色样按照从紫到绿的色调渐变顺序排列。每个色样的颜色看起来都非常相似。

测试时间是 2 分钟,由于各种色样差别太细微,记者已经眼花缭乱,测试早已超时,记者也只能心服口服地放弃。然而已拜师宫地近四年的工人几乎在转瞬间完成了测试。

这位工人已经具备了辨别色调细微差别的能力。即使在普通人眼中相同的颜色,在宫治等人看来也一定是迥然不同的。也许平日中大家不会意识到,其实每个人对色调的感知是千差万别的。通过这个小小的测试,记者已经亲身体会到这点。

接下来,宫地带领记者来到了一个正在进行修漆作业的工位。在这里,他亲自演示了门板的涂装补漆。

在补漆工艺中,首先要将划伤部位及周围表面的油漆薄薄地刮掉,这称为“打磨”。接下来,以克为单位精细调配涂料,也就是调漆。如果是金属漆,为了还原其金属光泽,还会添加细铝粉。

将油漆和添加剂进行混合,调制补漆用涂料。调配中细微的差异也可能完全改变涂料的颜色和光泽。

应该选用什么颜色的油漆,应该添加哪种添加剂?在这里,宫地的厚积薄发的丰富经验将发挥点睛之笔的功效。接下来是将准备好的修补漆装配在喷枪上,手动喷涂在打磨完成的部位。

“新品生产时采用的涂料和补漆喷涂使用的涂料是不一样的。要精确配比油漆的颜色,让它看起来分不出区别。这就是补漆的难点。这个说法可能不太好,但是实际上补漆的最高境界就是‘如何骗过客户的眼睛’”。

最终呈现的修复效果与涂料的粒径、喷枪的气压和喷射量、喷枪与喷涂物体的距离以及喷枪移动速度都息息相关。

如果涂料颗粒太大或太细,将无法与原始涂料融合;如果喷射量太大,涂料会流挂;如果喷枪与喷涂物体的距离不合适,涂料将无法正常雾化。此外,喷涂速度也会极大影响光泽效果。这是一个只能凭借感官、直觉和经验而决定成败的过程。

补漆修复作业时,宫地会调动全身来操作喷枪。从上到下,又从下到上,不断地改变喷漆方向。据说这是为了调整添加到涂料中的铝颗粒的排列。 宫地甚至在操纵涂料的颗粒运动。

宫治手握喷枪,一点一点、细致精确地修复残缺部位。这是别人难以望其项背的独门绝技。

宫地自2000年获得涂装工艺整备领域的专业A级资质后,就开始从师自己的前辈也是高级专家熊谷武夫。10年学徒生涯的磨炼,他已经将补漆修复的手艺掌握得炉火纯青。

“补漆相比普通的涂装难度更高,特别是浅色系。而浅色系中的无色系修补更是难中之难。因此,我经常惹熊谷老师生气。自己要怎么做,只有自己能给自己答案。”

无论是在生产现场,还是在汽车经销店进行补漆作业,工人首先要做就是调漆,确定使用什么涂料和添加剂,以及按什么比例调和。 而根据每种汽车涂层的颜色,一车一方,开出不同配料单就是宫地的工作。

让乘车者感到幸福的“更好颜色”的汽车

“涂装这项工作其实是奥秘无穷,深不可测的。当我完成一项工作,从中获得满足感时,也是我最开心的时候。”

拥有卓越不凡的色彩感和涂装技能的丰田“涂装工匠”宮地敬司,即便是走在大街上,最先跳入他眼帘的永远是来来往往的汽车涂装颜色。此外,如果在车流中发现自己亲手喷装的车型,心中就会油然而生一种自豪感。

现在的宫地正在全身心的投入在生产现场,致力于开发出超越高品质涂装的“超高品质涂装”工艺。

“最近,愿意为自己中意的颜色买单的客户越来越多了。其他汽车厂商在涂装方面的技术也是日益精湛,漂亮的汽车越来越多。我们不能输给他们,我们必须挑战更高峰的技术,带给汽车更多彩的涂装。制造出颜色更好的汽车,让乘坐车的人感到更加幸福。就是这样的希冀让我们坚守这方寸之地的涂装工位,鼓励我们无惧失败不断尝试。”

继雷克萨斯的“酒红云母色”之后,大热的雷克萨斯LC“Radiant Red”车漆正是宫地开发的超高品质涂装工艺的杰作之一。这种亮红色会随着光线和视角的变化呈现不同色泽,彰显了轿跑车雷克萨斯LC的优雅和高贵。

换装为亮红色的雷克萨斯 LC

此外,燃料电池汽车(FCEV)的新车型MIRAI中采用的“Force Blue”也是出自宫地等人之手。这种超高品质的蓝色涂装,闪耀着前所未有的绚丽光泽,具有一种耐人寻味、意味悠长的非凡魅力。 在清漆层间多喷涂了两层色漆,这种涂膜结构使得光线透过第二层色漆层时,第一层色漆层的反射光形成深沉光影,丰富了色彩的层次。 要达到这样的效果,需要在中涂层上面施加四道涂层。

第二层色漆营造出独特的透明感使得第一层色漆显露出隐隐的透视效果。当人眼透过两层看到颜色时,有一种奇妙的深邃感。

Force Blue涂装的MIRAI

此外,雷克萨斯旗舰级豪华轿车LS“极影银”配色涂装中采用了一项全新技术--超音速喷涂工艺。这是一种在涂装表面使用高密度的蒸镀铝层的技术。车身光滑细腻的质感,焕发出光而不耀,熠熠生辉又内涵大气的色泽。这也是宫地等人最新研发的超高品质涂装工艺缔造出的佳品。

新型LEXUS LS新配色“极影银”

培养未来的“涂装工匠”

对于已经闻名遐迩“涂装工匠”宮地敬司而言,现在最专注和最投入的课题就是培养能继承自己衣钵的下一代“涂装工匠”。

“涂装工艺中有些部分可以由师傅教,有些部分只能靠自己摸索学习。但是我会尽我所能让一切传承下去。”

“现在,大部分涂装工程都实现了自动化的,很少会有机会使用喷枪进行手工喷漆。但是我会想方设法地创造机会,让年轻员工先对喷漆产生兴趣,让他们体会到‘喷涂的乐趣’。

为此,宫地所属的涂装整备课积极在公司内的健康宣言纪念碑制作、童车设计展参展作品制造、东京 2020 奥运会和残奥会用车制造等等丰富多彩的公益活动中,为年轻员工创造体验手动喷漆的机会。

健康宣言纪念碑

“通过体验,年轻员工知晓手工喷漆工艺的重要性,了解喷装的原理。但是,这不是一项只要努力就可以出色完成的工作。因此,不必要强行扭曲对方的感受。我们能做到只是尊重个人感官性能和性格,不遗余力地教授他们技能,并静待花开。”

时至今日,还是喜欢一门心思守在涂装工作台,心无旁骛“追求至美的涂装工艺开发”和“培养接班人”的“涂装工匠”宮地敬司,在他心中,挑战永无止境。

(撰文:渋谷 康人、摄影:前田 晃)