德國研發激光與模壓成型工藝 利用複合材料製作寶馬7係頂梁

德國聯邦教育和科技部(Federal Ministry of Education and Research)為HyBriLight提供了項目資金，由9家公司組成了企業聯盟，由其負責研發創新型複合材料頂梁(roof bow)，驗證了激光連接處理在全新輕量化產品中的可行性。值得一提的是，演示產品所涉及的尺寸、機械要求等所有基礎信息均是以寶馬7係車型的原裝零部件為基礎的。

該頂梁采用了纖維增強塑料條(a fiber-reinforced plastic bar)及兩塊與之相連的鋼板，可利用點焊方式將該部件安裝到車身上。複合材料與金屬件的連接處並未采用傳統的粘合劑和鉚接方式，而改用了創新型激光結合方法。因此，金屬連接板需用超快速激光技術(ultrafast lasers)進行預處理，從而創建海綿狀表麵形貌(spongy surface topography)。

在進行塑料條模壓成型工藝(compression molding process)時，也采用了該連接工藝。先將熔融聚合物(molten polymer)壓入到生成的結構件內，待其硬化後形成強大而穩定的接點(joint)，這主要是利用了兩種材料間的機械聯鎖(mechanical interlocking)。基於激光技術的複合材料接點可耐受近50 MPa的剪應力(shear stress)。該連接工藝需通過特殊的可變溫度熱塑技術才能實現，需對金屬連接板進行預熱。在工藝操作期間，利用一體式傳感器實現流程控製。

為節省成本，用熱塑料PA6 Matrix及長玻璃纖維增強件(long glass fiber reinforcement)替代原裝零部件內的碳纖維增強熱固性材料(carbon fiber reinforced thermoset material)。為維持該款零部件的硬度及強度，該款頂梁需輔以碳纖維UD膠帶進行局部強化，該類模壓成型工藝的生產周期約為75秒。

然後，利用全新的高速掃描係統將演示產品用單模光纖激光器(single mode fiber laser)進行修整。此外，還能采用多通切割法在單個進程中完成多材料混合物的切割，實現熱輸入小化。該演示部件成功地將全新激光加工工藝整合到流程鏈中。 AAAGFHTRYKUYIU7OUP