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弗勞恩霍夫激光技術研究所（ILT）的科學家在ERDF（歐洲區域發展基金會）研究項目ScanCut中為接觸沖壓技術提出了引人注目的新功能。位于亞琛的研究人員團隊與來自北萊茵-威斯特法倫州的行業合作伙伴合作，開發了一種用于薄壁金屬帶的激光切割的混合制造工藝。這種新工藝可以以更環保、高精度和高效的方式制造比以往技術更小的接觸部件細節。

插頭連接器通常很小，雖然乍一看并不引人注目，但如果沒有它們，現代車輛將無法工作。數千個插頭連接器把信號和控制電壓從車輛的一部分傳輸到另一部分。參與項目的這些接觸部件目前由位于德國呂登沙伊德的KOSTALKontaktSystemeGmbH等公司以傳統的沖壓和彎曲工藝生產。然而，隨著工藝變化，車輛中連接器元件的數量不斷增長，正把這種久經考驗的傳統的沖壓和彎曲工藝的機械生產方法推向極限。隨著元器件小型化與汽車輕量化進程的持續發展，結構上更精細和更復雜的接觸部件需要相對更小的插頭連接器，市場對這部分連接器的需求激增。

在上述背景下，尤其是在狹小的安裝空間中創建帶有多個獨立懸掛觸點的接觸區域時，激光切割為以前無法實現的設計選擇打開了大門。在安裝空間狹窄或需要帶有多個獨立懸掛觸點的條件下，多個觸點的冗余性甚至使最小的觸點系統也能夠提供對可靠信號傳輸而言非常重要的、堅固的電氣設計。

由 ERDF 資助的項目 ScanCut 的合作伙伴開發了一種基于激光的多光束模塊螺旋切割方法，為可替代沖壓的新解決方案鋪平了道路。

基于激光的螺旋鉆孔：傳統加工方式的高精度替代品

研究人員還將螺旋鉆孔與超短脈沖（USP）激光器結合在一起。FraunhoferILT開發的并已經獲得專利的這種方法已經表明，這個工藝是在鋼、玻璃和陶瓷上鉆出高深寬比精密微孔的絕佳選擇。實驗人員發現，精度是螺旋鉆孔的最大優勢之一：焦點直徑為25μm，鉆孔壁的粗糙度Ra小于0.5μm。但是，受限于目前工藝，只有在低處理速度下才能達到如此高的質量。

ScanCut聯合項目選擇與多光束的光學器件組合

但是，實驗人員發出疑問：這種在其他材料上有過實踐檢驗的方法是否還可以用于切割鈑金零件？如果可以，那么如何提高處理速度來讓它更適應加工生產的目的？這些問題促使ScanCut項目的啟動，這是一個由KOSTAL，FraunhoferILT和AmphosGmbH和PulsarPhotonicsGmbH公司共同組成的合作項目，上述單位均位于德國的Herzogenrath。該項目由歐洲區域發展基金會（ERDF）和北萊茵-威斯特法倫州資助。“在該項目中，我們將螺旋鉆孔光學系統與PulsarPhotonicsGmbH的多光束模塊和AmphosGmbH的高功率光束源結合在一起，”FraunhoferILT的微納結構研究組科學家JanSchnabel接受采訪時表示。

在金屬板上螺旋切割而產生的切縫。

為了配合實驗，AmphosGmbH開發了基于InnoSlab技術的大功率光束源，其輸出功率為300W，脈沖能量為3mJ。

成功的原型系統——后續項目即將出現

實驗過程中，為了把激光束分成多達20個單獨的光束，需要高脈沖能量。然而，起初，項目合作伙伴們專注于驗證多光束方法是否可以通過把激光束分成兩到六個獨立的光束來實現。

PulsarPhotonicsGmbH和FraunhoferILT現在正在著手一個后續項目：結合本次實踐的經驗，雙方將繼續開發具有多光束模塊的螺旋切割技術。PulsarPhotonicsGmbH和FraunhoferILT的雙方發言人表示：從本次ScanCut項目中獲得的經驗和見解還將被用于開發高功率激光光源，從而擴展AmphosGmbH現在所能提供的產品組合。

自動調整簡化了激光的使用流程

作為工業4.0主要推動機構之一，弗勞恩霍夫激光技術研究所（ILT）和項目合作伙伴特別關注自動化及其實現的可能性。FraunhoferILT的微納結構研究組科學家Schnabel表示：“我們在實驗中使用了電動可調鏡和光學鏡架，從而實現光束位置的自動調節的目的。”他進一步解釋道：“一旦我們編寫了合適的軟件程序后，就可以僅僅通過按一下按鈕，來啟動對螺旋鉆孔光學系統的調整，而這個全程并不需要我們的任何工作人員前往現場。”

延伸閱讀

弗勞恩霍夫協會（德語：Fraunhofer-Gesellschaft），總部位于德國慕尼黑，是德國也是歐洲最大的應用科學研究機構，成立于1949年3月26日，以德國科學家、發明家和企業家約瑟夫·弗勞恩霍夫（JosephvonFraunhofer,1787-1826）的名字命名。弗勞恩霍夫協會每年在研究上花費為28億歐元，其中23億歐元用于合同研究領域。其下屬的弗勞恩霍夫激光技術研究所（簡稱ILT）是享譽國際的工業激光開發和工業激光應用的專業研究機構，研發領域包括“工業激光器”、“激光加工工藝”、“激光3D打印”、“激光設備和系統技術”、“激光測量和檢測技術”等。本次ScanCut項目從屬于“激光加工工藝“開發項目，“ScanCut沖壓過程中的激光切割”為期三年，于2020年2月完成，項目資助方為歐洲區域發展基金會。