本文翻譯并改編自《Laser cleaning in composites manufacturing》——Gary Ottley, Business Development Manager, Loop Technology

用于清潔復(fù)合材料生產(chǎn)模具的激光清洗技術(shù)提供了替代更嚴(yán)酷、不環(huán)保方法的方案，具有自動(dòng)化和更高功率清潔等特點(diǎn)。

在航空復(fù)合材料制造車間里，一套搭載IPG激光器的cleanLASER系統(tǒng)的龍門式清洗設(shè)備正在高效運(yùn)作。隨著綠色制造理念的深化，這種無接觸、零污染的清潔技術(shù)正在引發(fā)復(fù)合材料行業(yè)的效率革命。

01 復(fù)合材料制造中的激光清洗技術(shù)

復(fù)合材料零件制造商越來越多地采用激光清洗系統(tǒng)來清潔生產(chǎn)模具，在提高效率和降低成本的同時(shí)，也改善了環(huán)境影響和工人工作條件。

復(fù)合材料成型模具具有各種尺寸和幾何形狀，由鋼、鋁和殷鋼等多種材料制成。傳統(tǒng)上采用手工打磨、噴砂或化學(xué)清洗，但這些方法存在固有缺陷。例如研磨清洗會(huì)產(chǎn)生粉塵和揮發(fā)物，影響員工健康，并可能導(dǎo)致模具表面退化、過早磨損和殘留物積聚。而噴砂或化學(xué)清洗屬于強(qiáng)腐蝕性工藝，長期使用會(huì)損傷模具并改變其形狀。

應(yīng)用于復(fù)合材料制造的龍門式激光清洗系統(tǒng)

激光清洗采用高能脈沖激光精確去除樹脂、生產(chǎn)殘留、脫模劑、氧化物、油污等物質(zhì)。該技術(shù)能確保基材不受損，顯著延長模具壽命。IPG cleanLASER的合作伙伴英國Loop Technology公司專門將激光清洗與機(jī)器人及龍門系統(tǒng)集成，指出目前市場上已有多種滿足工業(yè)清潔需求的解決方案。例如自動(dòng)激光清洗系統(tǒng)每小時(shí)可處理達(dá)22平方米的復(fù)雜表面大型結(jié)構(gòu)，還可用于碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）面板的粘接準(zhǔn)備及無損檢測表面處理。

02 激光清洗基本原理

激光清洗通過燒蝕作用去除表面材料。將納秒級激光脈沖定向照射目標(biāo)材料，通過精確控制波長、脈寬和能量強(qiáng)度等參數(shù)，使污染物升華去除而不損傷基底結(jié)構(gòu)。該過程結(jié)合了熱燒蝕、光解降解和沖擊波效應(yīng)。由于不同材料對激光能量吸收率不同，需要根據(jù)模具材質(zhì)調(diào)整參數(shù)。激光清洗系統(tǒng)有兩種工作模式：脈沖式激光清洗機(jī)通過短脈沖進(jìn)行精密清洗，適用于去除需要保留基材的薄膜和殘留物；連續(xù)激光器提供持續(xù)光束，適合去除金屬工具上的銹蝕、油漆等厚涂層。

使用IPG cleanLASER激光清洗殷鋼制造的航空模具工具

03 滿足多樣化需求的清洗技術(shù)

激光清洗技術(shù)對金屬、塑料和復(fù)合材料的精準(zhǔn)清潔能力推動(dòng)了其在工業(yè)制造中的廣泛采用。此外，對高功率激光清洗系統(tǒng)日益增長的需求、向環(huán)保無損清潔方法的轉(zhuǎn)變以及混合加工技術(shù)催生了更多自動(dòng)化解決方案，這正是IPG cleanLASER與Loop Technology共同做出進(jìn)一步發(fā)展的領(lǐng)域。

這種龍門式激光清洗系統(tǒng)是凈化大型結(jié)構(gòu)的理想選擇

Loop Technology市場主管Tom Turner表示："依托在復(fù)合材料、自動(dòng)化和激光清洗領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)，Loop Technology正根據(jù)行業(yè)需求和技術(shù)演進(jìn)持續(xù)優(yōu)化其激光清洗及系統(tǒng)服務(wù)范圍。"典型案例是包含激光清洗功能的FibreLINE系統(tǒng)。該高速自動(dòng)化端到端復(fù)合材料預(yù)制解決方案通過一套末端執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)了長達(dá)20米的干碳纖維層板及其他復(fù)合材料的切割、分揀、拾取、成型、放置、固結(jié)和檢測。該系統(tǒng)可選配自動(dòng)激光清洗模塊，用于復(fù)合材料部件脫模后的模具凈化，為工藝流程增添額外效率層級。

配備了IPG cleanLASER激光清洗機(jī)的全自動(dòng)激光清洗機(jī)器人

為這套系統(tǒng)提供激光清洗支持的是IPG cleanLASER CL系列，涵蓋12-100瓦低功率機(jī)型到處理大面積厚材料的高功率CL-1000和CL-2000。無論小型或大型模具清潔，該系列均適用，并配備廢料清除系統(tǒng)。例如300、500和1000瓦機(jī)型均可在30分鐘內(nèi)完成輪胎模具高速清潔，其精度使用戶能安全清理微彈簧排氣孔，避免噴砂等傳統(tǒng)方法可能導(dǎo)致的模腔排氣孔堵塞問題。

激光清洗作為一項(xiàng)動(dòng)態(tài)快速發(fā)展的技術(shù)，正被全球制造商日益廣泛應(yīng)用。其優(yōu)勢和用途既廣泛又持續(xù)擴(kuò)展，在清潔工具和部件時(shí)實(shí)現(xiàn)高精度與高效率。特別是在復(fù)合材料制造中，該技術(shù)能有效去除環(huán)氧樹脂、聚酯、乙烯基酯樹脂及脫模劑等污染物，保留模具的底層結(jié)構(gòu)，使工具可重復(fù)使用多次，顯著提升生產(chǎn)周期效率。

IPG cleanLASER CL-1000激光清洗機(jī)

• 1000瓦連續(xù)激光功率
• 二極管泵浦光源
• 自動(dòng)化現(xiàn)場總線通信
• 可選空冷或水冷卻
• 可選配光束切換
• 適用于可靠工業(yè)應(yīng)用
• 實(shí)時(shí)控制，TFT觸摸屏顯示可視化激光參數(shù)
• 提供適用于手動(dòng)和自動(dòng)化應(yīng)用的各種激光光學(xué)器件

轉(zhuǎn)自：IPG光纖激光器

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