能源和資源效率變得越來越重要，這就是為(wei) 什麽(me) 德國弗勞恩霍夫材料和光束技術研究所（Fraunhofer IWS）與(yu) 合作夥(huo) 伴聯合開發傳(chuan) 統鋼結構的替代方案，它不僅(jin) 構成工藝技術解決(jue) 方案而且構成了硬件和激光安全的基礎。該解決(jue) 方案有助於(yu) 更溫和地加工高強度材料，並顯著降低能耗和成本，提高加工速度。與(yu) 傳(chuan) 統的連接工藝相比，組件所需的能量輸入最多可減少80%。此外，由新工藝製成的部件在後續加工時也無需矯直。

許多技術結構采用某種形式的鋼結構。無論是集裝箱貨輪、鐵路車輛、橋梁還是風力渦輪機塔架，這些結構中的任何一個(ge) 都有數百米的焊縫。過去，這些焊縫多數使用傳(chuan) 統工藝，例如金屬活性氣體(ti) 焊接或埋弧焊。但由於(yu) 電弧強度低，大部分消耗的能量並沒有在焊接過程中使用，而是以熱量的形式損失到組件中。

焊接後處理所需的能量通常與(yu) 焊接過程本身所需的能量相似。對此，Fraunhofer IWS激光束焊接小組負責人Dirk Dittrich博士強調說，這種能源密集型工藝會(hui) 對材料造成嚴(yan) 重的熱損傷(shang) ，並導致結構嚴(yan) 重變形，之後隻能通過成本高昂的矯直工藝恢複零件。

強大的激光焊接工藝

由Dittrich博士領導的一組研究人員與(yu) 合作夥(huo) 伴開發了一種節能替代方案，作為(wei) “VE-MES-節能低失真激光多道次窄間隙焊接”項目的部分。激光多道次窄間隙焊接（激光MPNG）使用了市售的高功率激光器，由於(yu) 層數減少和焊縫數量大幅減少，得以從(cong) 傳(chuan) 統方法中脫穎而出。

激光束定位在兩(liang) 板之間的接合處，同時插入填充金屬。該過程產(chan) 生高質量的焊縫

“根據組件，我們(men) 可以將焊接過程中的能量消耗減少多達80%，與(yu) 填充材料消耗相比，我們(men) 可以降低多達85%。”Dittrich博士談到。因此，這種工藝方法可以減少生產(chan) 時間和成本，加工高強度鋼材並實現了低碳生產(chan) 。鑒於(yu) 德國和世界各地未來仍然需要大量鋼結構，這種工藝方法將會(hui) 顯得非常有優(you) 勢。

因為(wei) 激光束的高強度保證能量輸入高度集中在焊接點上，而組件的周圍區域仍然相對較冷。焊接時間減少了50-70%。新工藝在焊縫質量方麵也同樣出色，焊縫更細，邊緣幾乎是平行的，而在傳(chuan) 統焊接工藝中，接縫呈V形。如果將激光焊接用於(yu) 鋼結構工藝，將成為(wei) 德國中型企業(ye) 的獨特賣點，並在國際競爭(zheng) 中鞏固其市場地位。

研究團隊正在為(wei) 行業(ye) 提供一種高效的焊接技術，由於(yu) 其具有成本效益的應用和資源節約型生產(chan) 過程，該技術將徹底改變鋼結構。

Fraunhofer IWS的研究人員使用室內(nei) 起重機部件的實際示例，展示了新開發的性能。他們(men) 使用特殊的係統技術和集成的光束保護部署了新的焊接技術。根據實驗設計，室內(nei) 起重機的四米長矩形輪廓，符合傳(chuan) 統生產(chan) 組件的設計和製造要求。產(chan) 生典型的應用焊縫：30mm板上的對接接頭和完全連接的T型接頭（15mm）。

對於(yu) 1m的焊縫，與(yu) 埋弧焊相比，30mm板厚的成本可以降低50%，包括隨後的矯直過程。對於(yu) 厚度小於(yu) 20mm的板材，對比使用金屬活性氣體(ti) 焊接工藝，潛在的成本節約甚至高達80%。對於(yu) 大公司來說，僅(jin) 焊接填充材料每年就可以節省超過10萬(wan) 歐元的成本。此外，所使用的激光源由於(yu) 高效率而具有阻止能源成本上升的巨大潛力（約50%）和良好的工藝效率（減少80%的能量消耗）。有了這種實際適用性的證據，該方法現在可以擴展到其他應用。