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金屬鈑金新聞

Fraunhofer測試新型激光器,可快速生成不同的能量模式

星之球科技 來源:Ringier2021-09-01 我要評論(0 )   

日前,來自德國薩克森州和以色列科學家組建的一支研究團隊正在Fraunhofer IWS聯(lián)合測試一種用于工業(yè)加工的新型激光器。該系統(tǒng)基于“相干光束集成”(Coherent Beam Combi...

日前,來自德國薩克森州和以色列科學家組建的一支研究團隊正在Fraunhofer IWS聯(lián)合測試一種用于工業(yè)加工的新型激光器。該系統(tǒng)基于“相干光束集成”(Coherent Beam Combining)方法,這對于現(xiàn)在的高功率激光器而言是全新的。


這臺13kW激光器可以在運行過程中快速產(chǎn)生不同的能量分布模式,從而能夠非常精確和快速地加工材料。研究團隊希望這項技術最終推廣至全球激光器供應商,并讓行業(yè)分享成果。


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■動態(tài)光束激光器近照


Fraunhofer IWS的這臺“動態(tài)光束”(Dynamic Beam)激光器,是以色列科學家最新的創(chuàng)新成果。研究所也是世界上首個采用該激光解決方案的研究機構。研究團隊與項目合作伙伴Civan Lasers公司,希望在測試中拓展更多新的應用場景。


“新型激光器將推動材料加工的極限,例如在醫(yī)療技術和航空航天領域,”Fraunhofer IWS研究所切割和連接技術領域負責人Andreas Wetzig博士對此談到。


快一千倍

以色列Civan Lasers公司的“動態(tài)光束”激光器將數(shù)十個單獨的光束組合成高質(zhì)量的強大激光束。通過部分光束中波谷和波峰的小相移(光相控陣),激光器可以在激光束中快速生成不同的能量分布模式,而典型激光器僅在光束中心聚焦能量。新激光器系統(tǒng)可在工件上產(chǎn)生例如環(huán)形、八字形或馬蹄形的能量聚焦模式。


要想達到新系統(tǒng)同樣的能量分布模式,過去往往需要通過光束偏轉(zhuǎn)光學器件或快速振蕩反射鏡實現(xiàn)。但即使是最快的振蕩反射鏡,仍然需要幾毫秒時間重新調(diào)整激光束的能量模式。研究團隊的測試內(nèi)容包括評估將動態(tài)光束整形用于金屬增材制造的可能性。作為“ShapeAM”項目的一部分,研究人員測試新激光器系統(tǒng)以實現(xiàn)材料特性的改進。


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■研究團隊成員正在對新型激光器進行測試


具體而言,研究團隊的目標是鈦、鋁合金的增材制造,這些材料將應用于空間部件、植入物和移動輕質(zhì)部件。測試過程中,Civan Lasers公司計劃使用動態(tài)光束整形技術消除工藝加工中可能出現(xiàn)的缺陷,從而獲得更高質(zhì)量的3D打印效果。公司首席執(zhí)行官Eyal Shekel博士表示,“ShapeAM項目使我們能夠探索動態(tài)光束整形在金屬增材制造中的優(yōu)勢?!?/p>


德國與以色列的合作交流

該聯(lián)合項目有望發(fā)展成為以色列和德國之間的科學交流。測試結束后,F(xiàn)raunhofer IWS將把測試結果傳回給耶路撒冷。此外,研究所還計劃臨時向以色列派遣交換科學家。作為回報,Civan Lasers公司專家可以在激光實驗室進行其他測試。


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■13kW激光器可以在運行過程中以數(shù)千倍的速度生成能量分布模式


聯(lián)合測試旨在確定“動態(tài)光束”激光器的可能性和局限性。最初,研究團隊計劃使用各種光束輪廓、材料和工藝進行基本測試。之后他們將評估新系統(tǒng)的具體應用,例如難以加工的材料和材料復合材料切割、連接或增材制造。


“動態(tài)光束”使加工速度翻倍

可以預見的是,新型激光器在增材和連接工藝中將實現(xiàn)不熔池表面和熔池深度的快速精確控制。研究團隊期待在無毛刺切割和高邊緣質(zhì)量方面,新型激光器能繼續(xù)顯現(xiàn)出激光切割的優(yōu)勢。他們估計,與傳統(tǒng)光纖激光器相比,“動態(tài)光束”激光器的加工速度可以提升兩倍。


無論如何,一旦新型激光器測試成功,將預示著這項技術有望在未來的金屬加工、醫(yī)療技術、電動汽車以及航空航天工業(yè)中有著廣闊的應用前景。


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