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当今世界最具潜力的行业,抓住它你就是人生赢家——激光:超具潜力的行业

来源:www.laser08.com 时间:2022-05-23 点击:1314
无论是焊接还是表面结构化,激光在许多工业过程中都变得必不可少。它在未来的应用中仍有很大的潜力。
激光能够可靠地切割和焊接汽车行业的车身面板和传动部件。他们使用金属激光电镀来固定航空航天工业中的涡轮叶片,并将激光掺杂到粉末床中,为航空航天工业制造定制的轻质零件。脉冲激光盘由于其冲孔、切割或设计能力,极大地促进了电子行业中新设备的减少。结论:激光是一种多功能工具,已在许多领域证明了自己。
通过对光束进行建模和控制,激光器可以精确地适应相应的工艺。根据要处理的材料选择波长。激光工具仍然提供了许多工业和科学正在开辟的尚未开发的机会。创新的激光束源可让您创建新的或更好的生产工艺。相反,制造过程中未解决的困难需要新的激光束源或对现有系统进行修改。
在本文中,亚琛弗劳恩霍夫激光技术研究所 (ILT) 及其合作伙伴公司的专家展示了这种集成目前提供的功能。
非常短而强大的心率激光 - Big Star
超短脉冲激光器 (USP) 是一种特殊类型的激光器:它们的脉冲持续时间以皮秒或飞秒为单位。由于光的相互作用时间非常短,因此材料中产生的热量非常少。
亚琛的研究人员目前在应用光学与精密工程研究所工作。 Fraunhofer 在耶拿的 CAPS Fraunhofer Cluster of Excellence Advanced Photon Source 系列中增加了皮秒或飞秒激光器的功率。他们希望实现 3 kW、5 kW 甚至 10 kW 的平均激光功率,并开发出适合工业用途的设备。此外,CAPS 集群的研究人员已经建立了一个用户中心和一个实验室,来自工业界和学术界的感兴趣的用户可以在这里测试最新的激光器。高速激光可以钻出直径小于 0.5 微米的孔。例如,它可用于使用光度气溶胶对患者进行医疗治疗。
USP 激光器也是环保的 - 它们可以替代腐蚀性雕刻工艺。该部门负责人 Konstantin Hefner 教授说:“这是我们在许多 Fraunhofer ILT Surface 项目中实施的循环经济的一项有前景的举措。Temicon 产品开发经理 Mike Bülters 解释说:“我们越来越关注如何解决方案可以让我们直接使用这些工具,无需中间的光刻和电镀工艺。
在 USP 技术领域,Fraunhofer ILT 等研究人员正在从微观转向宏观。如何将 USP 激光器在微观层面的功能特性扩展到各种具有大表面积的材料,例如微孔朗姆酒气溶胶过滤器或食品技术中使用的微过滤器。
最终,USP 激光器可以达到非常高的强度,这是一个非常有趣的应用。研究人员解释说:“通过在空间和时间上以非常高的能量密度聚焦光,USP 激光器可以产生比传统光源更亮的 X 射线。” “这将开辟新的应用领域。”第二个未来不需要建造大型粒子加速器,其中粒子可以使用高强度激光以高达几厘米的速度移动,大约是光速。一英里长的同步加速器可以被视为桌面,至少对于某些未来的工业应用而言。 Fraunhofer ILT 也使用这些“辅助资源”。
高性能电池和燃料电池激光技术电池和燃料电池加工开发市场是激光开发潜力巨大的领域。 Who Systems Joachim Döhner 说:“电动汽车行业和市场非常活跃,公司需要能够对新材料和产品形状快速做出反应。电池外壳焊接或连接到电池。
Wie 和 Fraunhofer ILT 正在共同努力,使技术更接近。 “对于使用激光的公司来说,最大的挑战是质量和可重复性,”Gillner 说。 “它需要材料和工艺知识”。通过使用不同的波长或自适应波束形成,可以实现最佳质量和再现性。激光解决方案。限制生产速度的因素不是激光,而是机器。通过这种方式,弗劳恩霍夫 ILT 专家与工业公司交换信息,以寻找新的工艺和工厂计划。
不仅是激光组件,还有燃料电池,尤其是质子交换膜元件 (PEM)。带宽目前是一个问题。使用广泛用于固体条件的双极复合板,聚合物表面可以很容易地用激光去除。然而,库克认为,它的广泛采用以及它给燃料电池技术带来的潜在变化还有很长的路要走。
未来的数字化制造:增材制造 虽然切割、组装和烧蚀是激光最著名的应用,但它们可以做得更多。例如,您可以逐层添加零件制造。这种数字化制造不仅在工具行业很有趣,而且在石油和天然气行业、汽车行业和航空航天行业也很有趣。 Fraunhofer ILT 负责研究两种特定的增材制造工艺:激光喷焊和激光粉末床熔化。
除了激光喷焊,激光粉末床熔化(LPBF)工艺也掀起了3D打印的最大浪潮。 “提高生产力和工艺可靠性是当务之急:我们在这两个研究领域都处于领先地位,”Fraunhofer ILT 的能力经理 Jasmin Saeve 告诉 LPBF。
另一方面是将上游和下游工艺步骤集成在同一台机器上。所有这些举措都提出了如何以最直观和特定于应用程序的方式将这些生产系统集成到当前 IT 基础架构中的问题。
功能表面和智能组件
全向激光套管的另一个应用领域是表面的功能化。 “例如,廉价但易碎的铸件可以通过用激光在表面涂上 10-20 微米的薄层来增强和防止磨损,”Fraunhofer ILT and Surfaces 代理总监 Jochen Stollenwerk 解释道。如果需要一层或多层防腐层来减少磨损,则表面处理是有意义的。球和滚子轴承的耐磨层也可以使用溶胶-凝胶涂层来实现,这种涂层可以很容易地通过激光加工应用并转化为硬质陶瓷层。
研究人员面临着所谓“智能”组件的核心问题:如何使用激光整合表层测量的特性?一种可能的答案是由具有导电特性的激光烧结纳米粒子制成的导电印刷油墨。这个过程不仅可以创建一个功能层,还可以创建多个层来创建一个完整的传感器。目标很明确:传感器的生产必须与组件的生产完全自动化。例如,这允许用夹具永久更换应变计。
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