弗勞恩霍夫激光技術研究所（ILT）的科學家在ERDF（歐洲區域發展基金會(hui) ）研究項目ScanCut中為(wei) 接觸衝(chong) 壓技術提出了引人注目的新功能。位於(yu) 亞(ya) 琛的研究人員團隊與(yu) 來自北萊茵-威斯特法倫(lun) 州的行業(ye) 合作夥(huo) 伴合作，開發了一種用於(yu) 薄壁金屬帶的激光切割的混合製造工藝。這種新工藝可以以更環保、高精度和高效的方式製造比以往技術更小的接觸部件細節。

插頭連接器通常很小，雖然乍一看並不引人注目，但如果沒有它們(men) ，現代車輛將無法工作。數千個(ge) 插頭連接器把信號和控製電壓從(cong) 車輛的一部分傳(chuan) 輸到另一部分。參與(yu) 項目的這些接觸部件目前由位於(yu) 德國呂登沙伊德的KOSTALKontaktSystemeGmbH等公司以傳(chuan) 統的衝(chong) 壓和彎曲工藝生產(chan) 。然而，隨著工藝變化，車輛中連接器元件的數量不斷增長，正把這種久經考驗的傳(chuan) 統的衝(chong) 壓和彎曲工藝的機械生產(chan) 方法推向極限。隨著元器件小型化與(yu) 汽車輕量化進程的持續發展，結構上更精細和更複雜的接觸部件需要相對更小的插頭連接器，市場對這部分連接器的需求激增。

在上述背景下，尤其是在狹小的安裝空間中創建帶有多個(ge) 獨立懸掛觸點的接觸區域時，激光切割為(wei) 以前無法實現的設計選擇打開了大門。在安裝空間狹窄或需要帶有多個(ge) 獨立懸掛觸點的條件下，多個(ge) 觸點的冗餘(yu) 性甚至使最小的觸點係統也能夠提供對可靠信號傳(chuan) 輸而言非常重要的、堅固的電氣設計。

由 ERDF 資助的項目 ScanCut 的合作夥(huo) 伴開發了一種基於(yu) 激光的多光束模塊螺旋切割方法，為(wei) 可替代衝(chong) 壓的新解決(jue) 方案鋪平了道路。

基於(yu) 激光的螺旋鑽孔：傳(chuan) 統加工方式的高精度替代品

研究人員還將螺旋鑽孔與(yu) 超短脈衝(chong) （USP）激光器結合在一起。FraunhoferILT開發的並已經獲得專(zhuan) 利的這種方法已經表明，這個(ge) 工藝是在鋼、玻璃和陶瓷上鑽出高深寬比精密微孔的絕佳選擇。實驗人員發現，精度是螺旋鑽孔的最大優(you) 勢之一：焦點直徑為(wei) 25μm，鑽孔壁的粗糙度Ra小於(yu) 0.5μm。但是，受限於(yu) 目前工藝，隻有在低處理速度下才能達到如此高的質量。

ScanCut聯合項目選擇與(yu) 多光束的光學器件組合

但是，實驗人員發出疑問：這種在其他材料上有過實踐檢驗的方法是否還可以用於(yu) 切割鈑金零件？如果可以，那麽(me) 如何提高處理速度來讓它更適應加工生產(chan) 的目的？這些問題促使ScanCut項目的啟動，這是一個(ge) 由KOSTAL，FraunhoferILT和AmphosGmbH和PulsarPhotonicsGmbH公司共同組成的合作項目，上述單位均位於(yu) 德國的Herzogenrath。該項目由歐洲區域發展基金會(hui) （ERDF）和北萊茵-威斯特法倫(lun) 州資助。“在該項目中，我們(men) 將螺旋鑽孔光學係統與(yu) PulsarPhotonicsGmbH的多光束模塊和AmphosGmbH的高功率光束源結合在一起，”FraunhoferILT的微納結構研究組科學家JanSchnabel接受采訪時表示。

在金屬板上螺旋切割而產(chan) 生的切縫。

為(wei) 了配合實驗，AmphosGmbH開發了基於(yu) InnoSlab技術的大功率光束源，其輸出功率為(wei) 300W，脈衝(chong) 能量為(wei) 3mJ。

成功的原型係統——後續項目即將出現

實驗過程中，為(wei) 了把激光束分成多達20個(ge) 單獨的光束，需要高脈衝(chong) 能量。然而，起初，項目合作夥(huo) 伴們(men) 專(zhuan) 注於(yu) 驗證多光束方法是否可以通過把激光束分成兩(liang) 到六個(ge) 獨立的光束來實現。

PulsarPhotonicsGmbH和FraunhoferILT現在正在著手一個(ge) 後續項目：結合本次實踐的經驗，雙方將繼續開發具有多光束模塊的螺旋切割技術。PulsarPhotonicsGmbH和FraunhoferILT的雙方發言人表示：從(cong) 本次ScanCut項目中獲得的經驗和見解還將被用於(yu) 開發高功率激光光源，從(cong) 而擴展AmphosGmbH現在所能提供的產(chan) 品組合。

自動調整簡化了激光的使用流程

作為(wei) 工業(ye) 4.0主要推動機構之一，弗勞恩霍夫激光技術研究所（ILT）和項目合作夥(huo) 伴特別關(guan) 注自動化及其實現的可能性。FraunhoferILT的微納結構研究組科學家Schnabel表示：“我們(men) 在實驗中使用了電動可調鏡和光學鏡架，從(cong) 而實現光束位置的自動調節的目的。”他進一步解釋道：“一旦我們(men) 編寫(xie) 了合適的軟件程序後，就可以僅(jin) 僅(jin) 通過按一下按鈕，來啟動對螺旋鑽孔光學係統的調整，而這個(ge) 全程並不需要我們(men) 的任何工作人員前往現場。”

延伸閱讀

弗勞恩霍夫協會(hui) （德語：Fraunhofer-Gesellschaft），總部位於(yu) 德國慕尼黑，是德國也是歐洲最大的應用科學研究機構，成立於(yu) 1949年3月26日，以德國科學家、發明家和企業(ye) 家約瑟夫·弗勞恩霍夫（JosephvonFraunhofer,1787-1826）的名字命名。弗勞恩霍夫協會(hui) 每年在研究上花費為(wei) 28億(yi) 歐元，其中23億(yi) 歐元用於(yu) 合同研究領域。其下屬的弗勞恩霍夫激光技術研究所（簡稱ILT）是享譽國際的工業(ye) 激光開發和工業(ye) 激光應用的專(zhuan) 業(ye) 研究機構，研發領域包括“工業(ye) 激光器”、“激光加工工藝”、“激光3D打印”、“激光設備和係統技術”、“激光測量和檢測技術”等。本次ScanCut項目從(cong) 屬於(yu) “激光加工工藝“開發項目，“ScanCut衝(chong) 壓過程中的激光切割”為(wei) 期三年，於(yu) 2020年2月完成，項目資助方為(wei) 歐洲區域發展基金會(hui) 。