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迄今為止，聚合物組件的激光焊接工藝主要用于創(chuàng)建狹窄的焊縫，例如用于微流體應(yīng)用或用于焊接電子元件和容器。需要較大的激光光斑將熱塑性塑料連接到較大的連接表面上。

然而，它通常只能將能量引入具有恒定強(qiáng)度分布的工件。這與曲線特別相關(guān)：在曲線的外部區(qū)域，在經(jīng)典方法中施加的能量太少，而在內(nèi)部區(qū)域施加的能量過(guò)多。

在“MULTISPOT”項(xiàng)目中，德國(guó)漢諾威激光中心(LZH)與四家中小型企業(yè)和兩個(gè)相關(guān)合作伙伴共同開(kāi)發(fā)了一種可將熱塑性塑料與熱塑性塑料以及熱塑性塑料與金屬，實(shí)現(xiàn)大面積連接的新工藝。

■新型焊接頭使熱塑性塑料與熱塑性塑料以及熱塑性塑料與金屬的大面積連接成為可能

單獨(dú)設(shè)置激光功率

為此，neoLASE GmbH和COHERENT Inc.開(kāi)發(fā)了一種具有9個(gè)可單獨(dú)控制的二極管堆疊的二極管單元。其特點(diǎn)實(shí)光斑的激光功率可以相互獨(dú)立調(diào)節(jié)。借助Sill Optics GmbH & Co. KG專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的光學(xué)器件，可以調(diào)整激光的強(qiáng)度分布。

這樣，焊縫中的工作溫度可以根據(jù)材料的局部厚度和性質(zhì)以及焊縫幾何形狀進(jìn)行調(diào)整。LMB Automation GmbH則將這些組件集成到在一個(gè)焊接頭上。PRIMES GmbH的測(cè)量設(shè)備使這項(xiàng)開(kāi)發(fā)成為可能，該設(shè)備首次可以測(cè)量多焦點(diǎn)光學(xué)器件。

■新工藝在大眾汽車(chē)額車(chē)門(mén)演示器上得到了成功驗(yàn)證，從而將熱塑性塑料與金屬連接起來(lái)

流程和軟件開(kāi)發(fā)

新焊接頭的流程由LZH的科學(xué)家開(kāi)發(fā)。為了實(shí)現(xiàn)熱塑性塑料與金屬的最佳連接，他們預(yù)先構(gòu)造了金屬。然后，他們將工件的金屬加熱到可以讓塑料通過(guò)熱傳導(dǎo)熔化與金屬牢固結(jié)合的程度。使用該工藝，他們能夠成功地將熱塑性材料的汽車(chē)門(mén)零件與金屬框架相連。

該過(guò)程的自動(dòng)化對(duì)于汽車(chē)制造中的批量生產(chǎn)非常重要。為此，科學(xué)家們與LMB Automation GmbH一起開(kāi)發(fā)了在機(jī)械臂上使用新焊接頭的概念，并編寫(xiě)了相應(yīng)的軟件程序。因此，機(jī)械臂在移動(dòng)時(shí)能夠精確地保持指定的激光功率分布。Volkswagen AG為實(shí)際實(shí)施提供了支持，并提供了演示器零件。