激光加工在汽车制造中的应用
汽车行业是激光质料加工的最大应用领域之一 。据麦肯锡未来出行中心的数据，2019年汽车领域就占有了欧盟GDP的约莫7% 。
恒久以来，激光在优化汽车制造方面施展着主要作用 。关于大大都车辆而言，险些每个区域(无论是内部照旧外部)，都会包括经由激光处置惩罚的部件 。激光加工提供了精彩的多功效性和可重复性，一台激光装备就能够以极高的精度和速率加工种种汽车部件 。
激光装备是高度自动化、低本钱和低维护的工具，可在汽车生产线上举行切割、焊接、钎焊、标记、外貌处置惩罚、钻孔、3D打印和熔覆等应用 。激光可用于加工种种重大的2D/3D汽车零件，这些零件可能由金属、塑料、玻璃、橡胶和纺织品等质料制成 。
一、白车身制造
应用激光的汽车生产的主要阶段之一(特殊是在切割、焊接和钎焊方面)，被称为白车身(BIW)制造——这是组成蹊径车辆基本结构的钢框架组件被切割和毗连在一起的阶段 。
车身、车门和车架部件通常由差别品级的压淬钢制成，例如不锈钢、低碳钢、高强度钢、崎岖钢或镀锌钢 。铝材也可以用于某些部件，并且由于其重量较轻，可以资助提高车辆的燃油经济性 。据统计，大大都钢车身面板的厚度约为0.6-0.8毫米，而铝车身面板的厚度一样平常为0.8-1.8毫米 。
激光焊接已经在白车身制造中使用了几十年 。1991年，沃尔沃成为第一家将其引入车身车间主要生产线的欧洲汽车制造商 。宝马(BMW)也在差未几统一时间接纳了这种手艺，在其子装配线上使用这种手艺毗连车顶部件 。
白车身组件也可以使用激光钎焊，差别之处在于焊接主要是熔化两个毗连部件的基材，而钎焊是要熔化填充金属，由于它在毗连部件之间流动以形成粘结 。激光钎焊通常用于车门和车顶的毗连处，形成无缝的、高强度的粘结，并且可以很轻松地举行涂覆 。
由于操作本钱低，白车身制造中的大大都激光焊接/钎焊使命都可以通过光纤激光器来完成 。它们可用于在相似质料、差别质料之间形成高质量的焊接，例如在焊接钢与铝时，阻止冷裂、气孔和飞溅等缺陷 。别的，光纤激光器可以很容易地集成到汽车生产线的机械人手艺中，由于它们的光束可以通过柔性光纤沿着机械臂传输到加领班 。
激光切割、修整和穿孔也一直是白车身制造的一部分 。早在1983年，奥斯汀-罗孚集团(Austin Rover Group)就装置了一个五轴系统来修整预生产的车身面板 。别的，柱子、框架、天线孔、衬套和牢靠外部部件的孔，都是可以用激光切割或穿孔的常见部件 。光纤激光器通常也是这种应用的首选工具 。
二、零部件和汽车内饰
在汽车制造中，激光同样用于种种子组件和内部部件的生产 。例如，激光焊接可用于生产金属部件，如齿轮、发念头气门、制动卡钳、轮胎轮辋、座椅框架、交流发电机、喷油器、过滤器、搭扣、排气管、消声器、波登管、气囊启动器、电机线圈绕组和种种附加发念头部件 。
同样，这些通常都是用光纤激光器焊接的 。虽然这些部件大多由某种形式的钢或铝制成，但在运动和豪华汽车市场，钛有时更受青睐，由于它具有低密度、高强度和优异的耐侵蚀性/耐热性 。光纤激光器还可用于加工由碳纤维增强聚醚醚酮(CFR-PEEK)制成的部件，该部件通常用于制造制动系统、发念头和天气治理系统、离合器、传感器和运行齿轮 。
在汽车内饰的织物切割方面，光纤激光器则比其更古板的CO2激光器要逊色 。这是由于更大的波长(约10微米)的CO2激光器可以更好地被非金属质料吸收，如纺织品、塑料、皮革和丙烯酸树脂 。
例如，它们被用来修剪笼罩着织物的仪表盘和内部支柱上的多余质料 。其他基于纺织品的激光应用包括清静带织带和清静气囊织物的切割，以及座椅和装饰的真皮革和合成皮革的切割和纹理，以及地毯和垫子切割 。
就清静气囊而言，制造清静气囊的质料通常涂有一层硅胶，能够资助它在充气时坚持中空，这种质料在缝合在一起之前就可以用激光来举行切割 。由于激光切割是一个非接触的历程，能够实现对织物的最少处置惩罚，从而降低了涂层损坏的可能性，而涂层损坏可能会对清静气囊的性能爆发倒运影响 。
CO2激光还可用于汽车制造，用于切割和修整塑料零件，如内饰和仪表板、柱子、包管杠、车牌、装饰物和电子/灯具外壳 。这些部件由ABS、丙烯酸、HDPE、聚碳酸酯和聚丙烯等塑料制成 。例如，聚碳酸酯灯配件和塑料头灯透镜可以用CO2激光修整，以扫除注塑成型后的任何废塑料 。
别的，用数据矩阵代码标记轮胎并形成可追溯性，也是二氧化碳激光器的一个相对较新的应用 。激光也最先被用于轮胎原型机的胎面和侧壁轮廓到轮胎 。这可以取代使用热刀手工镌刻轮胎的需要，这是一个既耗时又本钱高的历程，具有手艺限制 。
三、用于电动汽车的电池和电机生产
近年来，汽车制造业最主要的生长趋势之一是一直向电动化转型 。
凭证EV Volumes，2022年共交付了1050万辆新的纯电池电动汽车和插电式混淆动力电动汽车，与2021年相比大幅增添55% 。数据调研机构Statista甚至展望，到2030年全球所有新车销量的26%将是电动汽车 。云云激增的需求促使汽车行业追求高通量工艺和手艺，以提高电动汽车电池和电念头的产量 。
激光行业已经响应了这一招呼，在已往的十年中，专门针对这一应用领域泛起了许多光源和系统 。仅在电动汽车电池制造中，激光就有30多种应用 。例如，激光可以用于焊接电池单体的箔片和母线，密封电池外壳，将标签焊接到电池外壳上，以及焊接电机中的夹具 。它们还可以用于切割电池的铜阳极和铝阴极箔 。
在这个市场泛起的新的激光解决计划中，特殊是蓝色(450nm)和绿色(515nm)激光器，它们擅优点理电池和电念头中使用的许多铜组件 。这是由于它们的可见光波长被铜吸收得特殊好(蓝色吸收65%，绿色吸收40%)，而红外光纤激光器(1070nm)的吸收率只有5% 。
可见激光因此能够阻止使用更高的光纤激光功率来战胜质料的反射率所带来的挑战，这可能导致焊接缺陷，如逍遥和飞溅，增添电阻率 。虽然光纤激光器可以配备可变光束模式或摆动焊讨论等手艺来资助减轻这些缺陷，但可见激光器可以在较低功率下实现高质量的铜焊接，而无需接纳这些步伐 。
四、激光加工在汽车制造中的应用
近年来，蓝色激光作为一种解决计划用于焊接电动汽车中使用的许多铜组件 。蓝色激光也是焊接差别金属组合的理想选择，如铜和不锈钢或铜和铝 。在已往，由于金属间相的爆发降低了焊接讨论的完整性，像铜和不锈钢这样的组合通常是很难用光纤激光器焊接的 。
然而，使用蓝色激光，可以在高度匀称的焊接中最大限度地镌汰或消除这些金属间相的爆发 。这并不是说光纤激光器不可用于焊接这种质料组合 。与铜焊接类似，使用可变梁模式手艺可以在一定水平上减轻差别质料焊接的挑战 。
五、一连的立异应用
汽车和激光行业都在继续配合生长，每个行业都在继续寻找激光加工的新应用 。例如，激光现在被用于氢燃料电池生产中的双极板焊接，氢燃料电池将为未来的重型车辆提供动力，而电池手艺将无法提供所需的行驶里程 。增材制造和覆层手艺也越来越多地被探索和应用，例如优化拓扑结构并减轻结构部件的重量，或涂覆制动盘以提高其耐久性 。
