作為(wei) 一種精密製造工具，超短脈衝(chong) 激光正在被越來越多的工業(ye) 用戶廣泛接受。特別是因為(wei) 該技術在近些年來取得的技術進步和成果，得以讓企業(ye) 的生產(chan) 力大大提高。在2020年10月9日舉(ju) 行的弗勞恩霍夫協會(hui) 年度會(hui) 議上，一個(ge) 來自工業(ye) 研究領域的團隊獲得了合作研究科技促進獎。該團隊開發出的技術可將一束激光束分成16分束。這意味著16個(ge) 並行的工具，可同時被控製以生成功能表麵。

如今，激光加工不僅(jin) 受到經濟發展的驅動，也受到環境的影響。例如，精細的表麵結構通常使用壓花工具成型，然而傳(chuan) 統濕化學蝕刻工藝製造壓花工具，通常會(hui) 對環境造成不利影響。為(wei) 了提高生產(chan) 效率，專(zhuan) 家們(men) 試圖用激光直接燒蝕代替傳(chuan) 統的濕蝕刻工藝，他們(men) 的願景是讓生產(chan) 技術可持續發展，同時又對環境友好。

目前，激光可以很容易地實現低至幾微米的加工精度。然而，與(yu) 蝕刻工藝不同的是，激光是按順序加工相關(guan) 結構的。因此，單台激光器對於(yu) 大麵積的加工效率還是太慢。並行使用多個(ge) 激光係統的方案具有可行性，但缺點是費用過於(yu) 昂貴。

麵對“高效率生產(chan) 精細結構”這一行業(ye) 願景，來自Schepers GmbH&Co.KG的機械工程師Stephan Brüning博士和Matthews International GmbH的Gerald Jenke博士幾年前與(yu) 弗勞恩霍夫激光技術研究所的研究人員攜手合作。他們(men) 與(yu) EdgeWave GmbH Innovative Laser Solutions公司的Keming Du博士和LIMO GmbH的Manfred Jarczynski博士一起，在“光子學的基礎：功能表麵和塗層”的框架下，向聯邦教育和研究部(BMBF)申請了項目資助。

整個(ge) 價(jia) 值鏈的可持續發展

在MultiSurf聯合項目中，ArnoldGillner博士與(yu) 弗勞恩霍夫激光技術研究所的MartinReininghaus博士、JohannesFinger博士表示：“任何想要成功開發這種複雜技術的人都應該著眼於(yu) 整個(ge) 價(jia) 值鏈，這需要多種多樣的技能，也意味著需要加強團隊合作。”

因此，一個(ge) 跨公司、技術和研究所界限的團隊開發了利用激光器進行高效表麵結構加工的解決(jue) 方案，其技術核心是平均功率為(wei) 500W的新型超短脈衝(chong) 激光器。一個(ge) 特殊的光學器件將輸入的激光輻射分成多達16個(ge) 分束，該技術甚至可以擴展到64個(ge) 分束。這些光束由特殊的晶體(ti) 單獨控製。光束矩陣被引導到待處理的工件表麵後，根據需要快速打開和關(guan) 閉光束以完成加工過程。同時，他們(men) 還對最佳材料燒蝕的精確參數進行了模擬，並與(yu) 弗勞恩霍夫的專(zhuan) 家們(men) 多年來獲得的工藝知識進行了比對。

科技無上限

基於(yu) Schepers Digilas機器的基礎，各部件被集成到一個(ge) 新機器係統中。由於(yu) 它很好地結合了加工質量和速度，這台機器超過了目前所有的壓印滾筒結構係統。它可能是世界上第一台能夠以100mm3/min的燒蝕速度，對金屬進行超短脈衝(chong) 激光微結構加工的設備。

當然，這項技術可以應用在更廣泛的領域，例如其他輥對輥工藝的應用，電池和氫技術方麵的應用也在討論中。對於(yu) 周期結構的燒蝕，弗勞恩霍夫激光技術研究所也開發了超過300個(ge) 平行光束的燒蝕係統，但這些光束不能單獨控製。所有這些都是生產(chan) 功能性表麵新一代技術的一部分。當激光係統的功率進一步擴大時，未來甚至可以經濟地加工更大的表麵。例如，通過適當的表麵處理，可以降低風力渦輪機或飛機機翼的風阻。