长期以来，激光技术在汽车工业中都发挥着重要的作用，轨道车辆制造商也在越来越多地应用这一技术。Photon AG及其子公司已经成功使用激光达数年之久。如今他们已开始尝试将激光应用于知名的大型项目之中。

 

大约10-15年前，汽车工业的钢铁时代似乎走到了尽头，专家预测铝的新纪元即将来临。但之后出现了激光焊接、拼焊板、3D激光切割、高强度钢，生产力大幅上升，轻型钢结构被广泛应用。将这些新技术应用于轨道车辆制造是位于德国柏林的企业Photon AG的成功秘诀之一，也是其技术总监Holger Alder的个人使命。“事实证明，激光使汽车工业变得更快、更便宜、更高效，他们创造了全新的制造方法”，在加入 Photon AG之前曾从事汽车制造的 Alder说道。“过去几年中，我们不断证明用于制造汽车的技术也可以用于制造轨道车辆。但显然并不是直接复制过来，而是需要大家集思广益，重新思考最有效的方法”。

 

 

根据 Photon AG以往的经验，事情并没有那么简单。事实上，汽车和轨道车辆的制造差异巨大。汽车工业的生产量通常都是成千上万，而铁路工业的订单要小得多，可能只有几百。不仅如此，轨道车辆制造的安全标准有时要高于汽车工业，特别是高速火车，因此相应的流程也就更加复杂了。企业在获得所有的生产批准和认证之后，一般会倾向于遵循原有的工艺和方法，而不是从头开始重新设计。“复制粘贴是风险最低的方法”，Alder微笑着说。

 

但与此同时，铁路工业面临着与汽车制造商相似的问题。例如，制造商开始更多地关注车辆的重量。因为很多轨道车辆的使用寿命长达 30年，所以多余的重量最终会行驶数百万公里，年复一年地拉低车辆的总体能量效率。随着企业努力使轨道车辆制造流程更加快速经济，效率也成为了生产上一个更大的问题。

 

轨道车辆制造商选择激光技术的原因与汽车工业相类似，因为他们几乎面临着相同的困难。Photon AG凭借激光加工的优势在近年来解决了数百个难题。“激光能帮助我们在组件焊接上节省时间、成本和材料，同时还提高了质量”，Alder说道。该行业正在越来越多地采用这种工艺方式。2014年，Photon AG获得了一个知名的大型项目，让西门子/庞巴迪为德国联邦铁路公司制造的约1,600辆新型轨道列车 ICE 4生产侧壁、车身顶盖和底盘组件。

 

通快碟片激光器：TruDisk 6001

 

在装配原型之前，Photon AG与客户共同确定了侧壁的生产战略。它们将由5个模块组成，每个长5米，几乎完全由Photon AG预制，然后由庞巴迪在自己的工厂装配。在材料方面，ICE 4回归了钢铁。ICE 之前的车身是铝制的，以尽可能减轻重量。“很多轻型设计都采用了铝，这是一个科学的选择，”Alder说道。“但是铝的抗拉强度不如钢铁。所以为满足载重要求，就必须采用更厚的材料和大量的型面。”因为列车的宽度被限制在轨距内，所以大量的型面挤占了车体空间。ICE 4计划通过轻型钢铁外壳恢复减少的车体空间，当然还不能增加重量或影响刚性或安全性。

 

Photon AG熟知汽车工业的这些要求，并能够采用激光技术加以满足。“为保持在重量限度内，大多数钢铁外壳的厚度不能超过2毫米。但是，如果采用传统方法焊接薄金属，产生的热量就会让外壳看起来像过山车的轨道一样。”Alder解释道。“不过有了非常优质的激光焊缝，我们就可以焊接这样的薄钢铁了，不会产生变形，而且完全无需焊后加工。”使用拼焊板又进一步减轻了重量，可保证外壳的所有部分都只需具有所需要的厚度。

 

批量生产后，公司每天将生产10节，相当于一辆完整列车的外壳。这么多大型组件的物流是 Photon AG多年来克服的另一大难题。事实上，在过去3年中，公司为地区火车生产了约3,000个侧壁，其中一部分长达16米。相比之下，5米的长度显得很容易管理。“该项目的巨大挑战在于寻找最省时高效的自动化方案生产外壳部分”，Alder说道。Photon AG想出了用2个激光房进行生产的方法，可以从两侧装载。每个激光房都包含一个机器人，负责将钣金件焊接在一起，并与纵向和横向支杆连接以保持稳定。当一台焊接组件完工后，自动化的夹具平台会带着工件离开该激光房，另一台就会上来接替，同时一台通快TruDisk 碟片式激光器则在另一个舱体为组件进行焊接。这便保证了始终最高效地利用激光。

 

在解决了汽车和铁路工业的难题之后，Photon AG对于打入新市场有了些许心得，并已经有了下一步计划：“我们拥有设计和生产安全性相关组件的经验，并专注于中小批量的生产，这使我们成为航空业的绝佳选择。我们希望在未来几年中能在该行业获得更多的订单。”该公司一直以来都努力保证为客户提供符合他们期待的具有竞争力的价格。“没人会再仅仅为了‘激光制造’的标签而买单！客户最终需要的是高品质和与传统焊接类似、甚至还更低的价格。”