新材料与工艺手册

[轻量化工艺] 新技术——激光对碳纤维增强塑料构件批量钻孔

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发表于 2017-2-9 11:22:44 | 显示全部楼层 |阅读模式

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德国联合研发项目“复合材料激光束钻孔在航天领域的应用”(Labokomp)的成功实施进一步推动了复合材料激光钻孔在航空工业中的批量应用。为了实现激光钻孔的工业化应用,合作项目单位使用了一种新型高脉冲激光束源。

碳纤维增强塑料为代表的复合材料,由于因其巨大的轻量化潜能,已经在航空领域得到了广泛应用。这种材料虽具有重量小、稳定性高的特点,但加工成本也高。尤其是在机加工过程中刀具磨损严重,并由此引发许多质量问题。激光束钻孔为此提供了一种多样化的解决方案。

德国四家大型企业以及汉诺威激光中心为新的联合研发项目设定的目标为:进一步推动复合材料激光钻孔技术在航空工业中的批量应用。根据汉诺威激光中心的公告,该项目的工作重心是构建有效并符合航天要求的装备及过程控制技术。


激光照射替代硬质合金钻头

在“复合材料激光束钻孔在航天领域的应用”(Labokomp)项目中,项目单位致力于通过新型高脉冲激光束源的应用研发合适的加工策略。

为了使整个流程更适用于工业领域,需要为使用者定制一套系统、处理和监控技术供其使用,这样才能确保处理过程的高精度及其动态性能,从而使批量生产出来的构件质量水平得到有效保障。


适用于所有构件类型的夹具

参加该研发项目的还有Premium Aerotec公司、通快激光、中小型企业发明和KMS 技术中心。他们在项目中研发了一套自动化装夹和定位系统,该系统的特点是将振荡检测及振荡阻尼融合在内。如汉诺威激光中心的专家们所说,与其它许多常用的分离过程不同,在本项目开发出的设备里,单套夹具可适用于所有构件类型。为了使总体流程更加完整,首先需要对工艺气体的供给、输出和排放以及工件的冷却进行优化。


定制的激光流程管理

隶属于生产及系统技术部门复合材料组的汉诺威激光中心专家们工作的主要内容是检测及材料试验。其工作目标是,将经激光钻孔的碳纤维增强塑料构件的热应力最小化,同时借助定制的流程管理使效率得到提升。除了大批量小构件的加工,新型流程策略未来也将应用到大型结构的组装上。

“复合材料激光束钻孔在航天领域的应用”(Labokomp)项目在联邦科技教育部 “中小企业-创新:光电子”项目框架内获得为期三年的资助。




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