3月，在法国巴黎举行的JEC国际复合材料展上德国弗劳恩霍夫激光技术研究所（Fraunhofer ILT）将着重介绍激光在复合材料加工领域的最新趋势和创新。 此外，他们将连同亚琛轻量结构一体化生产中心（AZL）的研究人员共同演示激光器及系统如何在复合材料的焊接、结构化、切割和钻孔等领域发挥最大效用。
没有其他行业如同汽车行业那般对复合材料投入大量的关注，因为汽车与航空产业向来是该领域创新和发展的驱动力。而在其他行业，复合材料现今也变得愈发重要。然而用户都面临同样的问题：如何为他们的产品寻找合适的加工方法？
激光设备改变整个工艺链
激光系统适用于焊接、切割、烧蚀、钻孔和热塑性铺带等广泛的加工领域，使其与传统工艺相比展现出更多的竞争力。专家指出：“在切割和钻孔方面，通常采用铣削、锯切或水射流切割等机械加工技术。而就材料连接而言，粘接是优选的方法。”
然而，当谈及激光系统时，意味着需要切换到一种完全不同的制造工艺。新使用者应当与专家交流，并且精确定义他们对复合组件的加工要求。这将催生出一系列选择，其中包括低成本但质量稍低的工艺，以及速度更慢、成本更高，但质量也更高的技术等。
过程控制起到关键作用
所有的流程都有一个共同点：它们的质量和效率取决于流程控制。Fraunhofer ILT的科学家正在详细研究实现这一目标的各种方法。Fraunhofer ILT下设聚合物加工团队的负责人Christoph Engelmann举了一些例子：“采用焊接技术时，由于分解作用，对温度的持续监测是非常重要的。当涉及切割时，我们必须使用特殊的光学相干断层扫描（OCT）传感器，这使我们能够确定和调整切割头和工件之间的距离。”另一个问题是，仅监控和控制一个工艺流程是远远不够的。复合组件制造商不能依赖随机抽样，他们必须记录整个制造过程。激光技术的视觉可及性使制造商能够获得所需的生产文件。
焊接技术就是一个佳例。在该工艺中，激光系统改变了整个工艺链和所有的准备步骤。这使得激光焊接规避了一些典型的工艺劣势，如较长的粘合剂硬化时间等。 Fraunhofer ILT微焊接部门的集团经理Alexander Olowinsky博士表示：“遗憾的是，仅仅将成本较低的粘合剂与激光焊接工艺进行比较，难免会忽略上下游工艺步骤。这就是为什么在JEC展上，我们希望鼓励决策者和开发者全面了解整个激光加工流程的原因所在。”
在金属表面结构中更快地形成底切
基于激光技术的复合焊接工艺从金属表面的制备开始。当涉及塑料和金属的粘合时，可选择使用连续（CW）激光器进行表面微结构处理，或使用具有各种机器概念的超短脉冲激光器进行微结构和纳米结构处理。在JEC展上，相关团队将展示ComMUnion项目，其核心内容是配置集成过程监控的高速激光表面结构化和激光辅助CFRP带铺放技术。研究人员正在开发一种用于光束引导的多边形振镜扫描系统，从而能够更快地生产出底切结构。
复合部件的大批量生产（例如用于汽车车身），是欧盟资助项目FlexHyJoin的核心。其目的是通过采用全新的全自动接合工艺来加工金属和热塑性纤维增强聚合物复合材料，从而减少生产过程中的加工时间和制造成本。为此，感应和激光焊接工艺在全自动生产单元中一起执行。在此展上，Fraunhofer ILT将展示一款车顶横梁作为其研究成果。该示范产品用作B柱之间的连接件，由两个金属连接节点和一个由双轴玻璃纤维织物加固的聚酰胺制成的连接件组成。
塑料焊接的范式转变
同时，Fraunhofer ILT也将展示激光传输焊接技术领域的新进展，主要包括将塑料与金属部件连接起来。过去，由于材料厚度和填充材料的原因，激光焊接经常失效。通过大量的项目，亚琛研究人员的目标是通过使用近红外波长达3,000nm的长波束光源来解决这个问题。由于现在有多种不同的光源，工作方式已经改变。 Olowinsky博士表示：“我们现在改变激光器的波长来匹配材料，而过去它则是另外一种方式。这是塑料焊接的基本范式转变。”
同时，研究人员也将展示激光切割和钻孔领域的新进展。这里面临的挑战是尽量减少激光与复合材料之间的相互作用。为此，Fraunhofer ILT借助脉冲激光束和非常快速的CW辐射，在几次扫描过程中深入穿透材料。这同样也适用于激光钻孔，亚琛研究人员已高效使用其将形状固定的轮廓切割成各种预制件。
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