德國(guó)弗勞恩霍夫IWS研究所和以色列的Civan激光公司和A. Kotliar激光焊接的解決方案用于增材制造。開發(fā)的技術(shù)是基于光束整形。
IWS的科學(xué)家們們正在對(duì)用于工業(yè)用途的激光束的動(dòng)態(tài)特征進(jìn)行測(cè)試
來(lái)自薩克森和以色列( Saxony and Israel)的激光專家聯(lián)合起來(lái)對(duì)一種應(yīng)用于德國(guó)弗勞恩霍夫材料和束流技術(shù)研究所(IWS,位于德國(guó)德累斯頓)研究所的工業(yè)用新穎的激光進(jìn)行測(cè)試。這一系統(tǒng)是基于相干合成(Coherent Beam Combining (CBC))的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)的,這對(duì)高功率激光來(lái)說(shuō)依然是非常新的。1.3萬(wàn)瓦的激光可以在操作的過(guò)程中非常快速的產(chǎn)生不同的能量分布模式,這對(duì)以色列等人這家激光公司來(lái)說(shuō),在不久的將來(lái)將會(huì)變得可能和可用。
在歐洲的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)項(xiàng)目中,IWS已經(jīng)在研究光束整形,這可以加速1000倍,首次應(yīng)用于增材制造,這一項(xiàng)目是同Civan激光公司和A.Kotliar激光焊接解決方案公司一起聯(lián)合實(shí)施的。
這一稱之為動(dòng)態(tài)光束調(diào)整的技術(shù),是來(lái)自以色列的耶路撒冷的激光公司,已經(jīng)安裝在德國(guó)的IWS研究所。該研究所由此成為第一個(gè)在世界范圍內(nèi)應(yīng)用這一激光解決方案的研究機(jī)構(gòu)。與此同時(shí),科學(xué)家們期望在德國(guó)開展的測(cè)試將會(huì)導(dǎo)致新的應(yīng)用。
這一激光將會(huì)推動(dòng)材料加工的極限,例如在醫(yī)療和航空領(lǐng)域,Andreas Wetzig博士說(shuō)道,他是IWS研究所的切割和焊接研究所的負(fù)責(zé)人。它提到,這一研究項(xiàng)目在增材制造領(lǐng)域的成形研究是歐洲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)研究項(xiàng)目的重要組成部分,該項(xiàng)目起始于2021年的7月。
速度超過(guò)1000倍
在使用相干光束合成的時(shí)候,即Civan激光公司的動(dòng)態(tài)光束調(diào)整,結(jié)合數(shù)以十計(jì)的單個(gè)激光束集中到一個(gè)功能強(qiáng)大的、高質(zhì)量的激光束中。通過(guò)小的來(lái)自波形的相偏移和在特定的部分光束的峰值,激光可以快速的產(chǎn)生完全不同的能量分布和能量模式,造成激光束的不同加工效果。
而經(jīng)典的激光釋放的能量只是在光束的中心比較高,這一新的激光系統(tǒng)可以在工件上產(chǎn)生不同的能量模式,例如,形成環(huán)形、數(shù)字8的形狀或者馬蹄鐵形狀。
在本質(zhì)上,這在過(guò)去的光束反射鏡或者快速鏡片的振蕩中已經(jīng)有可能實(shí)現(xiàn)。但即使是最快速的鏡片振蕩也仍然需要毫秒的時(shí)間來(lái)對(duì)光束的能量模式進(jìn)行重新定位。而動(dòng)態(tài)光束激光,在另外一方面,速度可以實(shí)現(xiàn)1000倍以上的高速,且在毫秒的時(shí)間內(nèi)。這一速度可以說(shuō)是第一次使用動(dòng)態(tài)光束整形來(lái)應(yīng)用于增材制造。
在這一成形的增材制造項(xiàng)目中,其目的是應(yīng)用于增材制造鈦合金和鋁合金,這些材料一般是應(yīng)用于航空航天部件、醫(yī)療和應(yīng)用于移動(dòng)的輕質(zhì)部件中。合作伙伴計(jì)劃使用動(dòng)態(tài)光束整形來(lái)消除材料的缺陷和由此實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的3D打印部件。Eyal Shekel博士,是Civan激光公司的CEO,評(píng)論道:增材成形項(xiàng)目使得我們有可能探索動(dòng)態(tài)光束整形技術(shù)在金屬增材制造技術(shù)中的益處。
國(guó)際合作的研究團(tuán)隊(duì)來(lái)研究焊接的應(yīng)用
Elena Lopez博士,是弗勞恩霍夫IWS研究所增材制造技術(shù)研究部門的負(fù)責(zé)人,說(shuō)道,我們計(jì)劃使用這一新穎的激光光束整形和控制頻率,這一效果是目前其他辦法所不能實(shí)現(xiàn)的,并且其他方法不能克服對(duì)裂紋敏感材料的加工。
動(dòng)態(tài)光束技術(shù)挑戰(zhàn)可以使得加工速度翻倍
Elena Lopez博士,是弗勞恩霍夫IWS研究所增材制造技術(shù)研究部門的負(fù)責(zé)人,說(shuō)道,我們計(jì)劃使用這一新穎的激光光束整形和控制頻率,這一效果是目前其他辦法所不能實(shí)現(xiàn)的,并且其他方法不能克服對(duì)裂紋敏感材料的加工。
他們認(rèn)為:這已經(jīng)可以預(yù)見,這一新的激光將會(huì)加速和更加精確的控制在許多增材制造和焊接加工過(guò)程中的熔池,并且不僅是通過(guò)表面來(lái)實(shí)現(xiàn),同時(shí)還是在深度的條件下實(shí)現(xiàn)。
研究所也期待激光切割在實(shí)現(xiàn)無(wú)飛濺的高質(zhì)量方面的優(yōu)勢(shì),同傳統(tǒng)的光纖激光相比較,加工速度為兩倍以上。
在Dresden(德累斯頓)的測(cè)試階段,將會(huì)測(cè)試這一新的激光是否會(huì)在實(shí)踐中取得預(yù)期的結(jié)果。在任何情況下,質(zhì)量和速度的優(yōu)勢(shì)都已經(jīng)變得非常明顯,使得這一技術(shù)高度的對(duì)于金屬加工領(lǐng)域、醫(yī)療技術(shù)和移動(dòng)電子以及航空工業(yè)的人士來(lái)說(shuō)非常感興趣。
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