三菱电机推出新型3D激光加工系统，用于切割碳纤维增强塑料（CFRP）

2021-10-19 17:49

三菱电机公司推出了两款新的 CV 系列3D CO₂激光加工系统样机，专门用于切割碳纤维增强塑料（CFRP），这是一种轻质、高强度的汽车材料。

ME的3D CO₂激光处理系统的新CV系列样机。图片来源：三菱电机

材料处理系统配备了CO₂激光振荡器，将振荡器和放大器集成到同一个外壳中，该公司称这是“世界首例”近年来，汽车工业越来越多地呼吁减少二氧化碳排放量，提高燃油效率，以及使用更轻的材料以扩大巡航范围。这推动了对CFRP需求的增长，这是一种相对较新的材料。

另一方面，利用现有技术加工碳纤维增强塑料存在运行成本高、生产率低和废物处理等问题，因此需要一种新的加工方法。CV 系列将克服这些挑战，实现高生产率和加工质量，有助于推动碳纤维增强塑料产品的大规模生产。此外，三菱表示，新系列将通过减少废物等方式帮助减轻环境负担，从而有助于实现可持续社会。

三轴正交设计

对于CFRP的激光切割，广泛用于切割金属板的光纤激光器是不合适的。由于树脂的光束吸收速率非常低，需要通过碳纤维的热传导而熔化。

虽然CO₂激光器对于碳纤维和树脂两者都具有高的激光能量吸收速率，但是传统的金属板切割CO₂激光器不具有陡峭的脉冲波形，这使得它们不适合切割CFRP。

激光振荡器的设计；以及脉冲波形的（右）图像。图片来源：三菱电机

CV系列实现了陡峭的脉冲波形和高输出功率。这款集成MOPA（主振器功率放大器）系统3轴正交型CO₂激光振荡器，可将振荡器和放大器集成到同一外壳中。它将低功率下振动的光束转换为适合切割CFRP的陡脉冲波形。

三菱表示，将陡峭的脉冲波形和CFRP切割所需的远光束功率相结合，可实现卓越的加工速度，比现有的切割和水射流等加工方法快约六倍，有助于提高生产率。

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