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未來10年最值得投資的項目:激光加工領域的快速崛起

發布:2022-06-01 10:19作者:www.yattendonparish.com點擊:989次

未來10年最值得投資的項目:激光加工領域的快速崛起:無論是焊接還是表面結構,激光在許多工業過程中都變得不可或缺。它在未來的應用中仍有很大的潛力。
激光能夠可靠地切割和焊接汽車行業的車身面板和驅動部件。他們使用激光金屬化修復航空航天工業中的渦輪葉片,并在粉末床中進行激光摻雜,為航空航天工業制造定制的輕質部件。板狀脈沖激光器由于其沖孔、切割或設計能力,為減少電子行業的新設備做出了巨大貢獻。底線:激光是一種多功能工具,已在許多行業證明了自己。
通過對光束進行建模和引導,可以將激光器精確地調整到特定的過程。根據要處理的材料選擇波長。激光工具仍然提供了許多工業和科學目前正在開發的未開發機會。借助創新的激光束源,您可以創建新的或更好的生產工藝。相反,制造過程中未解決的問題需要新的激光束源或對現有系統進行修改。
在本文中,亞琛弗勞恩霍夫激光技術研究所 (ILT) 及其合作伙伴公司的專家展示了這種集成目前提供的功能。
超短、高功率脈沖激光器是亮星
超短脈沖激光器 (USP) 是一種特殊類型的激光器:它們的脈沖持續時間以皮秒或飛秒為單位。由于光的相互作用時間極短,材料中的熱發展非常低。 “功率為 1 千瓦的飛秒激光器”,Fr??aunhofer ILT 的激光器和激光光學負責人 Hans Dieter Hoffmann 解釋道。
亞琛的研究人員目前正在與應用光學和精密工程研究所合作。弗勞恩霍夫在耶拿增加了 CAPS 弗勞恩霍夫卓越集群高級光子源系列中的皮秒或飛秒激光器的功率。他們希望實現3千瓦、5千瓦甚至10千瓦的平均激光功率,并開發出適合工業用途的設備。此外,CAPS 集群的研究人員已經建立了一個用戶中心和一個實驗室,來自工業界和學術界的感興趣的用戶可以在這里測試最新的激光器。高速激光可以鉆出直徑小于 0.5 微米的孔。例如,這在使用光度氣溶膠治療患者時很有用。
USP 激光器也是環保的 - 它們可以替代腐蝕性雕刻工藝。該部門的負責人 Konstantin Hefner 教授說:“對于我們在許多 ILT Fraunhofer 項目中實施的循環經濟來說,這是一個很有前景的舉措。Temicon 的產品開發經理 Mike Bulthers 解釋說:”我們越來越多地尋找允許我們直接使用這些工具而無需中間光刻和電鍍工藝的解決方案。
在 USP 技術領域,Fraunhofer ILT 等研究人員正在從微觀轉向宏觀。如何將 USP 激光器產生的功能特性在微觀層面擴展到各種具有大表面成分的材料,例如微孔朗姆酒氣溶膠過濾器或食品技術中使用的微過濾器。
最終,USP 激光器可以達到非常高的強度,這是一個非常有趣的應用。 “USP 激光器甚至可以產生遠遠超過傳統光源亮度的 X 射線,在空間和時間上以如此高的能量密度聚集光。這開辟了新的應用,”Second Future 說,而不是建造巨大的粒子加速器。 ,使用高強度激光,粒子的速度可以增加幾厘米,幾乎是光速。公里可以被認為是未來的辦公設備,至少在某些工業應用中,弗勞恩霍夫 ILT 也可以從這些“二級來源”工作。
高性能電池和燃料電池激光技術 電池和燃料電池加工開發市場是激光發展潛力巨大的領域。 Who Systems Joachim D?hner 說:“電動汽車行業和市場非?;钴S,公司需要能夠對新材料和產品形式快速做出反應。電池座 焊接或連接電池。
Wie 和 Fraunhofer ILT 正在共同努力,使技術更接近。 “使用激光的公司面臨的最大挑戰是質量和可重復性,”Gillner 說。 “這里需要材料和工藝知識?!蓖ㄟ^使用不同的波長或自適應波束形成,可以實現最佳質量和再現性。激光解決方案。限制生產速度的因素不是激光,而是機器。這就是弗勞恩霍夫 ILT 專家與尋求新工藝和安裝計劃的工業公司交換信息的原因。
不僅激光元件的生產很重要,燃料電池的生產也很重要,尤其是質子交換膜(PEM)元件。帶寬目前是一個問題。使用已廣泛用于固體條件的雙極復合板,可以用激光輕松去除表面聚合物。然而,庫克認為,燃料電池技術的廣泛應用和隨之而來的創新潛力還有很長的路要走。
未來的數字化制造:增材制造 雖然切割、組裝和燒蝕是激光最知名的應用,但它們可以做得更多。例如,可以逐層增加零件的產量。這種數字化制造不僅對工具行業感興趣,而且對石油和天然氣行業、汽車行業和航空航天行業也很感興趣。 Fraunhofer ILT 負責研究兩種增材制造工藝:激光束焊接和激光粉末擴散。
除了激光束焊接外,激光粉末擴散 (LPBF) 工藝創造了 3D 打印中的最大波。 “提高生產力和工藝可靠性是當務之急:我們在這兩個研究領域都處于領先地位,”Fraunhofer ILT 的知識經理 Jasmin Saeve 告訴 LPBF。
另一方面是將上游和下游工藝步驟集成在同一臺機器中。所有這些舉措都提出了如何以最直觀和特定于應用程序的方式將這些生產系統集成到當前 IT 基礎架構中的問題。
功能表面和智能組件
多向激光套管的另一個應用領域是表面的功能化。 “廉價但易碎的鑄件可以得到加固和磨損保護,例如用激光在表面涂上 10-20 微米的薄層,”Fraunhofer ILT and Surfaces 的 Jochen Stollenwerk 解釋道。經理。如果需要一層或多層防腐層來減少磨損,則表面處理是有意義的。球和滾子軸承上的耐磨層也可以通過溶膠-凝膠涂層實現,這些涂層通過激光處理簡單地施加并轉化為硬質陶瓷層。
科學家們面臨著一個關于所謂“智能組件”的重要問題:激光如何將計量特性賦予表面層?一種可能的答案是由具有導電特性的激光燒結納米粒子制成的導電印刷油墨。這個過程不僅可以創建一個功能層,還可以創建多個層來創建一個完整的傳感器。目標很明確:傳感器的生產必須與組件的生產完全自動化。例如,這允許永久更換安裝應變片。
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