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激光助力汽車輕量化制造
50年前，汽車都是用鋼材制造的。那時(shí)汽車內(nèi)部只有一點(diǎn)木頭、皮革、橡膠和玻璃以及電器系統(tǒng)，這些都只占它總重量的很小一部分。如今，鋼材僅僅只占大部分汽車總重量的一半多一點(diǎn)，剩下的材料中混合著鋁合金、塑料和纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，例如CFRP （碳纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料）。即使鋼材在很久以前就已經(jīng)變得更加通用，然而人們?nèi)栽趯ふ覍⒏嗟奶厥夂辖饝?yīng)用與汽車輕量化的方法。
因此，汽車制造、飛機(jī)制造和其他行業(yè)都正在詢問(wèn)這樣的問(wèn)題：怎樣才能將這些不同的材料連接到一起，或者將它們分開？其次，如何將這些工藝融入到一個(gè)現(xiàn)代的精益化工廠中？其實(shí)，公司可以選擇最簡(jiǎn)單、最特殊、最精確、最靈活的的加工方式。而這些加工工藝中多數(shù)使用激光技術(shù)。
切割
1 鋁材料的分割
相較于鋼材料，鋁材料的優(yōu)良熱傳導(dǎo)性和反射性在切割過(guò)程中需要更慢的速度和更高的能量輸入。因此，許多年來(lái)，使用激光來(lái)切割鋁材通常不是一個(gè)有利可圖的方案。然而，現(xiàn)代固體激光器的波長(zhǎng)與光束質(zhì)量，已經(jīng)使激光在高生產(chǎn)率的工業(yè)切割任務(wù)中成為可能，例如鑄件修邊。
圖注：使用狹窄的光束和精細(xì)的焦點(diǎn)，精準(zhǔn)地定位和熔化，這就是將大部分能量注入到生產(chǎn)中的方法。
2 塑料的加工
使用各種激光光源來(lái)加工塑料已經(jīng)成為了基礎(chǔ)的工業(yè)應(yīng)用。激光不單單能切割零件，也可以通過(guò)在工件上刻痕、打孔以創(chuàng)造斷點(diǎn)、氣腔和透明效果等特征。超短脈沖激光甚至能在例如聚酰亞胺薄膜這樣的超薄高性能的塑料材料上進(jìn)行切割和穿孔。
高速切割和低能量輸入促進(jìn)高效的振鏡控制飛行切割。
3 碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料CFRP的切割
光在纖維和在基底材料中的耦合表現(xiàn)是不同的，這種長(zhǎng)久以來(lái)的思想阻礙了激光切割纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的發(fā)展。這似乎抵消了相對(duì)機(jī)械方法的優(yōu)勢(shì)，即使后者也抵觸纖維材料。但是與此同時(shí)，熱影響區(qū)能夠被精確控制或者通過(guò)冷加工減少至幾微米。
在漢諾威激光中心，研發(fā)了為使用遠(yuǎn)程激光切割碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，提供實(shí)時(shí)溫度控制的理論。
連接
相同材料：
4 鋁材料的接合
在過(guò)去加工鋁材時(shí)，基于激光的方法也不得不需要依靠填充材料。而目前有兩種方法來(lái)避免在加工過(guò)程中使用第三種部件，其中一種方法是將填充材料作為鍍層的復(fù)合材料。另外一種是通過(guò)使用一道振蕩的光束來(lái)控制熔池從而影響其冷卻方式。
無(wú)填絲遠(yuǎn)程焊接：由兩種合金板軋制而成的復(fù)合鋁板。
5 塑料的激光穿透焊接
在這里，激光越來(lái)越注重粘接的準(zhǔn)備工作。除此之外，激光穿透焊接正越來(lái)越普遍的應(yīng)用于電子元件的外殼制造中。在這個(gè)過(guò)程中，激光束穿過(guò)由對(duì)于激光波長(zhǎng)透明的塑料制成的上層部分，然后將下層材料熔化。這種連接方式使熱應(yīng)力最小，并且表面不受影響。
激光穿透焊接：即使上層部分必須相對(duì)于激光透明，但它可以是肉眼可見(jiàn)的。
6 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料CFRP的粘接
連接纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的兩種初級(jí)技術(shù)是連接和壓膜。在粘接時(shí)，高性能的紫外納秒激光正越來(lái)越多地被用于仔細(xì)清潔連接表面并進(jìn)行預(yù)結(jié)構(gòu)化。當(dāng)進(jìn)行壓膜時(shí)，激光創(chuàng)造出粘接的效果。在連接前，先用激光熔化塑料，形成一層熱塑性薄膜作為粘結(jié)劑。
碳纖維復(fù)合材料的疊加粘接。在這里激光為焊接做準(zhǔn)備并執(zhí)行粘合加工。
不同材料：
7 鋁材和鋼材的搭接
鋁材和鋼材不能使用常規(guī)方法進(jìn)行焊接。然而，用激光技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)固態(tài)搭接。激光在光束的焦點(diǎn)熔化鋼材，然后熔化物加熱在它下面的鋁材。當(dāng)它固化時(shí)，鋼材與鋁材之間形成一層類似于釬焊效果的連接。
弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)制造技術(shù)研究所，開發(fā)出另一種使用兩種交錯(cuò)的激光連接鋁和鋼的理論。
8 塑料和金屬的粘合
