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多光束激光加工獲得科技促進獎

星之球科技 來源:國際工業(yè)激光商情2020-11-15 我要評論(0 )   

作為一種精密制造工具,超短脈沖激光正在被越來越多的工業(yè)用戶廣泛接受。特別是因為該技術在近些年來取得的技術進步和成果,得以讓企業(yè)的生產力大大提高。在2020年10月9...

作為一種精密制造工具,超短脈沖激光正在被越來越多的工業(yè)用戶廣泛接受。特別是因為該技術在近些年來取得的技術進步和成果,得以讓企業(yè)的生產力大大提高。在2020年10月9日舉行的弗勞恩霍夫協(xié)會年度會議上,一個來自工業(yè)研究領域的團隊獲得了合作研究科技促進獎。該團隊開發(fā)出的技術可將一束激光束分成16分束。這意味著16個并行的工具,可同時被控制以生成功能表面。


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如今,激光加工不僅受到經濟發(fā)展的驅動,也受到環(huán)境的影響。例如,精細的表面結構通常使用壓花工具成型,然而傳統(tǒng)濕化學蝕刻工藝制造壓花工具,通常會對環(huán)境造成不利影響。為了提高生產效率,專家們試圖用激光直接燒蝕代替?zhèn)鹘y(tǒng)的濕蝕刻工藝,他們的愿景是讓生產技術可持續(xù)發(fā)展,同時又對環(huán)境友好。


目前,激光可以很容易地實現(xiàn)低至幾微米的加工精度。然而,與蝕刻工藝不同的是,激光是按順序加工相關結構的。因此,單臺激光器對于大面積的加工效率還是太慢。并行使用多個激光系統(tǒng)的方案具有可行性,但缺點是費用過于昂貴。


面對“高效率生產精細結構”這一行業(yè)愿景,來自Schepers GmbH&Co.KG的機械工程師Stephan Brüning博士和Matthews International GmbH的Gerald Jenke博士幾年前與弗勞恩霍夫激光技術研究所的研究人員攜手合作。他們與EdgeWave GmbH Innovative Laser Solutions公司的Keming Du博士和LIMO GmbH的Manfred Jarczynski博士一起,在“光子學的基礎:功能表面和涂層”的框架下,向聯(lián)邦教育和研究部(BMBF)申請了項目資助。


整個價值鏈的可持續(xù)發(fā)展


在MultiSurf聯(lián)合項目中,ArnoldGillner博士與弗勞恩霍夫激光技術研究所的MartinReininghaus博士、JohannesFinger博士表示:“任何想要成功開發(fā)這種復雜技術的人都應該著眼于整個價值鏈,這需要多種多樣的技能,也意味著需要加強團隊合作?!?/p>


因此,一個跨公司、技術和研究所界限的團隊開發(fā)了利用激光器進行高效表面結構加工的解決方案,其技術核心是平均功率為500W的新型超短脈沖激光器。一個特殊的光學器件將輸入的激光輻射分成多達16個分束,該技術甚至可以擴展到64個分束。這些光束由特殊的晶體單獨控制。光束矩陣被引導到待處理的工件表面后,根據需要快速打開和關閉光束以完成加工過程。同時,他們還對最佳材料燒蝕的精確參數進行了模擬,并與弗勞恩霍夫的專家們多年來獲得的工藝知識進行了比對。


科技無上限


基于Schepers Digilas機器的基礎,各部件被集成到一個新機器系統(tǒng)中。由于它很好地結合了加工質量和速度,這臺機器超過了目前所有的壓印滾筒結構系統(tǒng)。它可能是世界上第一臺能夠以100mm3/min的燒蝕速度,對金屬進行超短脈沖激光微結構加工的設備。


當然,這項技術可以應用在更廣泛的領域,例如其他輥對輥工藝的應用,電池和氫技術方面的應用也在討論中。對于周期結構的燒蝕,弗勞恩霍夫激光技術研究所也開發(fā)了超過300個平行光束的燒蝕系統(tǒng),但這些光束不能單獨控制。所有這些都是生產功能性表面新一代技術的一部分。當激光系統(tǒng)的功率進一步擴大時,未來甚至可以經濟地加工更大的表面。例如,通過適當的表面處理,可以降低風力渦輪機或飛機機翼的風阻。


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