德国开发出快速、精确、无磨损的激光打孔CFRP工艺

2024-03-05 18:12

近日，德国汉诺威激光中心（LZH）的科学家们宣布成功开发出一种自动化的激光钻孔工艺，可以促进碳纤维增强塑料（CFRP）的加工。他们表示，这在轻质结构和隔音方面的应用中特别有价值。

碳纤维增强塑料（CFRP）等复合材料在轻量化结构方面非常出色，除其他外，还用于汽车和飞机结构。为了简化CFRP和夹层材料的加工，LZH的科学家与Invent和KMS技术中心一起开发了一种具有相关系统设置的创新工艺。

在这一过程中，激光束被特别设计的衍射光学元件分割成部分光束，使其击中材料上的多个位置并同时产生多个孔。

理想情况下，这可以用多达25个部分光束来完成，将打孔时间减少到原始时间的25分之一，每孔不到十分之一秒，这是传统方法无法达到的，即使是对于更大的孔。

通过这种工艺，科学家们能够制造出直径仅为1.2毫米-0.25毫米的孔。这使得它们比目前在夹层和CFRP材料中使用传统机械方法实现的孔更小。使用KMS技术中心制造的光学机械装置，在不需要更换工具的情况下，还可以实现孔径和模式的高度灵活性。

激光微钻在航空领域也很有趣。例如，为了减少飞机的噪音排放，发动机采用了吸声包层元件。这种部件通常由CFRP或CFRP夹层材料制成，然后在大面积上提供许多小孔。

激光微钻孔适用于声学钻孔，因为它是无接触的，因此没有压力和磨损。这消除了由于钻头磨损造成的高成本和钝钻造成的质量问题。在声学测试中，项目合作伙伴Invent对激光钻孔夹层板的隔音性能评价为“非常好”。

上述项目名为“夹层材料的微钻孔:激光工艺的发展”（miBoS），由德国联邦经济和气候保护部资助。

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