德国汉诺威激光中心探索太空微重力条件下的激光焊接

2022-06-17 11:51

6月21-23日，一年一度的德国斯图加特国际激光材料加工展览会LASYS将盛大举行。据悉，在本次盛会中，德国汉诺威激光中心(LZH)将展示其在轻量化制造领域的进展，以及自身在系统与技术方面的最新创新。

除此之外，LZH还将展示使用选定的激光加工头进行的激光材料加工过程，以及系统的独立完整解决方案。据介绍，他们利用的是一种模块化可控的用于连接塑料的激光头。

德国汉诺威激光中心正开发一系列创新的生产方法，图中为用于同轴沉积焊接的激光头。（图片来源：LZH）

另一个重点是智能增材激光制造的潜力。据悉，LZH还将展示未来的智能农业技术如何运行和发挥作用。具体而言，他们将展示一种基于激光的可持续、无除草剂的除杂草控制过程。

在展会期间的两场演讲中，LZH的科学家们将讨论基于激光的玻璃增材制造的最新进展。此外，Wissenschaftliche Gesellschaft Lasertechnik (WLT)及其成员以及行业合作伙伴已经就激光材料加工领域的当前趋势开设了应用相关的讲座项目。

LZH探索空间激光焊接

LZH的科学家正在研究重力对激光焊接过程的影响。而利用莱布尼茨汉诺威大学(LUH)的爱因斯坦电梯（Einstein Elevator）开展的实验，将有望带来一系列关键的新见解。

当下，为了装备空间站，必须将完全组装好的组件运送到太空。这就占用了货舱，带来了高昂的燃料成本。而要解决这个问题，激光焊接是一种潜在的理想解决方案，它可以直接在现场将附加部件或备件连接在一起。LZH团队表示，现有的设备可以灵活地扩展、改装或维修，而不是更换整个组件。

德国汉诺威激光中心探索太空微重力条件下的激光焊接

莱布尼茨汉诺威大学的爱因斯坦电梯中，在微重力下进行焊接实验。（图片来源：LUH）

在太空中进行激光焊接，许多条件都与地球上存在着差异。除此之外，真空条件、辐射、电场和磁场也会导致材料和过程(如激光焊接)表现等方方面面的差异。

重力究竟是如何影响金属熔池的？这是研究人员想在爱因斯坦升降机（Einstein Elevator）中研究的问题。放到LZH团队正着手研究的项目来看，他们正打算用铝合金和钢材料制成的相似/不同接头，应用于激光焊接时引起的流动行为。对于不同的焊接方案，科学家们还想要分析熔体中材料的混合行为。此外，他们还将研究微重力条件下大幅降低，对流对熔池和由此产生的接头的影响。

LZH的爱因斯坦电梯实验是对于经典下降塔理论的进一步发展，这类实验可以在失重和微重力(大约对应于失重)的环境下开展。据介绍，实验中可达到的微重力小于10^-6g，最大实验持续时间为4秒。在没有真空的情况下，爱因斯坦电梯所能达到的微重力值是10^-4克——这个条件与国际空间站(ISS)的条件相对应。