يعتمد البحث والتطوير والتصنيع للقطارات فائقة السرعة والسفن والطائرات الكبيرة الجديدة في الصين اعتمادًا كبيرًا على مجموعة واسعة من المواد المتطورة عالية الجودة، ويُعدّ إنتاج قطاعات الألمنيوم الكبيرة عنصرًا أساسيًا لا غنى عنه. لذا، يُعدّ تطوير معدات بثق وتمديد الألمنيوم الكبيرة عالية التقنية بشكل مستقل في أسرع وقت ممكن، وتسريع تعميم استخدام معدات الإنتاج المتطورة المصنعة محليًا لقطاعات الألمنيوم الكبيرة، مهمة ملحة للغاية بالنسبة لصناعة تصنيع المعدات في الصين.

تشير قطاعات الألمنيوم الكبيرة عمومًا إلى منتجات الألمنيوم التي يزيد عرضها عن 800 مم، وقطر محيطها عن 250 مم، وطولها عن 12 مترًا. تتميز هذه القطاعات بمقاطع عرضية معقدة وطول أقصى يصل إلى 60 مترًا، وتجمع بين العديد من الخصائص الوظيفية، ويمكنها تحقيق دقة تضاهي دقة المكونات المصنعة بالطرق التقليدية. وباعتبارها مواد هيكلية أساسية، تُستخدم هذه القطاعات في الأجزاء الرئيسية للآلات والمعدات.

يمكن استبدال التجميعات العريضة ذات الجدران الرقيقة المصنوعة سابقًا من خلال وصل قطعتين أو أكثر من الألمنيوم بقطعة ألمنيوم واحدة كبيرة. يُحسّن هذا التصميم الهيكلي للأجزاء الميكانيكية ويُوفر سطحًا نهائيًا فائقًا. في الوقت نفسه، يُحسّن إنتاج قطع الألمنيوم الكبيرة إنتاجية البثق ويُقلل تكاليف التصنيع. بدون قطع الألمنيوم الكبيرة كمواد داعمة أساسية، ستبقى رؤية "صُنع في الصين" للقطارات فائقة السرعة والسفن والطائرات الكبيرة مجرد كلام فارغ.

والأهم من ذلك، أن قطاعات الألمنيوم الكبيرة ليست مجرد مواد أساسية لتصنيع القطارات فائقة السرعة والسفن والطائرات الضخمة فحسب، بل هي أيضاً إمدادات حيوية مطلوبة بشدة في جميع القطاعات في ظل التوسع الاقتصادي السريع للصين. وتُستخدم هذه القطاعات على نطاق واسع في إنتاج معدات النقل الحديثة، بما في ذلك مترو الأنفاق والسكك الحديدية الخفيفة، وفي تصنيع الأسلحة الحديثة لأغراض الدفاع الوطني، فضلاً عن تطوير صناعات الطيران والفضاء وغيرها من الصناعات.

نتيجةً لتوسع قطاعات مترو الأنفاق والسكك الحديدية فائقة السرعة والقطارات الخفيفة الحضرية وصناعة الطيران في الصين خلال السنوات الأخيرة، ازداد الطلب بشكل ملحوظ على قطاعات سبائك الألومنيوم الكبيرة ذات الجدران الرقيقة والأحجام العريضة والدقة العالية والمقاطع العرضية المعقدة. تُستخدم هذه القطاعات في صناعة ألواح الطائرات، وهياكل عربات القطارات فائقة السرعة، وعربات مترو الأنفاق والقطارات الخفيفة، وهياكل قطارات ماجليف، والحاويات، وألواح هياكل السفن.

خلال فترة الخطة الخمسية الحادية عشرة، استثمرت الدولة 200 مليار يوان صيني في بناء مترو الأنفاق في المدن الرئيسية، حيث ستُصنع جميع عربات المترو الجديدة من قطاعات سبائك الألومنيوم كبيرة الحجم. وتشير التوقعات إلى أن الطلب السنوي في الصين على قطاعات الألومنيوم وسبائك الألومنيوم كبيرة الحجم سيتجاوز 150 ألف طن خلال السنوات الخمس المقبلة، بسعر تقريبي يبلغ 10 آلاف دولار أمريكي للطن الواحد من المنتجات المستوردة.

تتنوع أنواع مكابس البثق، إلا أن الصناعة العالمية تُصنّف المكابس التي تزيد سعتها عن 50 ميجا نيوتن كمكابس بثق كبيرة، وتلك التي تزيد سعتها عن 80 ميجا نيوتن كمكابس بثق شديدة التحمل. وحاليًا، لا يتجاوز إجمالي عدد مكابس البثق الكبيرة المُركّبة عالميًا، سواءً المحلية أو الأجنبية، 40 وحدة.

معظم مكابس البثق الكبيرة المستخدمة في الخارج صُنعت قبل سبعينيات القرن الماضي، وهي في الغالب مكابس هيدروليكية مائية قديمة الطراز. وفي السنوات الأخيرة، أضافت الولايات المتحدة وألمانيا واليابان وكوريا الجنوبية ودول أخرى ما بين أربعة إلى خمسة مكابس بثق كبيرة جديدة.

تُشغّل الصين حاليًا سبعة خطوط إنتاج مكتملة لقطاعات الألمنيوم الكبيرة، بالإضافة إلى خمسة خطوط أخرى قيد الإنشاء. ومن المقرر بناء أكثر من عشرة خطوط إنتاج إضافية لقطاعات الألمنيوم الكبيرة خلال السنوات الخمس المقبلة.

تتمتع مكابس البثق الكبيرة بإمكانات هائلة في السوق الصينية، بينما يشهد الطلب العالمي عليها نمواً متزايداً. لا تزال دولٌ مثل دول جنوب شرق آسيا والهند في المراحل الأولى من تطوير معدات البثق الكبيرة، ومع ذلك، يُتوقع تشغيل العديد من خطوط إنتاج البثق الكبيرة خلال عقد من الزمن.

لطالما أولت الدول المتقدمة أهمية بالغة للبحث والتطوير في مجال معدات بثق الألمنيوم الضخمة، حيث أنشأت تباعاً العديد من مراكز الأبحاث التقنية المتخصصة. ومن بين المؤسسات المعروفة مركز BCTiin لتكنولوجيا البثق في ألمانيا، ومركز كنتاكي لتكنولوجيا البثق في الولايات المتحدة، ومركز أبحاث تكنولوجيا وهندسة البثق التابع لشركة هيدرو في المملكة المتحدة.

بدأت الصين متأخرة نسبياً في مجال البحث والتطوير لتكنولوجيا بثق الألمنيوم الضخمة ومعداتها الداعمة. وتتخلف أدواتها البحثية ومنهجياتها وكوادرها البشرية واستثماراتها المالية عن الاقتصادات المتقدمة. وفي هذا المجال، يحتل المعهد الوطني الصيني لأبحاث الآلات الثقيلة (معهد شيآن لأبحاث الآلات الثقيلة) وشركة تاييوان للصناعات الثقيلة المحدودة مكانة رائدة محلياً.

بدأ المعهد الوطني الصيني لأبحاث الآلات الثقيلة في عام 1999 بتطوير أول خط إنتاج بثق يعمل بالزيت في الصين بسعة 10000 طن، والذي تم تشغيله رسميًا في 1 يوليو 2002. وفي عام 2003، أطلق المعهد تطوير خط إنتاج بثق ألومنيوم مزدوج الفعل يعمل بالزيت بسعة 125 ميجا نيوتن، والذي اكتمل تركيبه وتشغيله الآن، مما يمثل إنجازًا كبيرًا للصين في التطوير التقني وبحوث المنتجات الجديدة لقطاعات الألومنيوم الكبيرة.

حتى الآن، قام المعهد بتصميم وتطوير وتصنيع أكثر من 30 خط إنتاج لبثق النحاس والألومنيوم تتراوح قوتها من 5 ميجا نيوتن إلى 125 ميجا نيوتن. وتُصنف مكبس بثق الألومنيوم ثنائي الفعل الذي طوره المعهد بنفسه بقوة 125 ميجا نيوتن كأكبر مكبس بثق ألومنيوم يعمل بنظام الدفع المباشر لمضخة الزيت في العالم، بينما يُعد خط إنتاج بثق النحاس ثنائي الفعل بقوة 40 ميجا نيوتن أكبر منشأة لبثق النحاس في آسيا.

بالإضافة إلى ذلك، قام المعهد بتطوير معدات معالجة لاحقة تتناسب مع خطوط بثق الألومنيوم 55 ميجا نيوتن، و60 ميجا نيوتن، و100 ميجا نيوتن، و125 ميجا نيوتن، ويجري حاليًا تطوير خط إنتاج بثق الألومنيوم 150 ميجا نيوتن.