Laser-Rapid-Prototyping-Technologien für die Automobilindustrie

Unter Laser-Rapid-Prototyping versteht man die Bearbeitung von Werkstoffen durch die Interaktion zwischen Lasern und Materialien nach bestimmten Anforderungen. In den letzten 20 Jahren hat sich diese Technologie schnell in High-Tech-Bereichen und -Industrien verbreitet und damit begonnen, einige traditionelle Verarbeitungsindustrien zu ersetzen oder umzugestalten, insbesondere in der Automobilindustrie in den Industrieländern, wo 50-70%-70% der Teile mit Lasern bearbeitet werden; die Laserfertigungstechnologie spielt eine zentrale Rolle bei der Verbesserung der Forschungs- und Entwicklungsbemühungen und des Fertigungsniveaus in diesem Sektor.

Merkmale der optischen Laser-Rapid-Prototyping-Technologie

Der Laser ist derzeit die wichtigste Lichtquelle in der optischen Fertigungstechnologie. Laser-Rapid-Prototyping-Strahlen besitzen viele wünschenswerte Eigenschaften wie hohe Energiedichte, Single-Mode-Frequenz und Richtwirkung, die der optischen Fertigungstechnologie Vorteile gegenüber herkömmlichen Verfahren verschaffen.

Ihre Materialien, Formen, Größen und Verarbeitungsumgebungen bieten eine große Freiheit; die Lärmbelästigung während der Produktion ist minimal, da keine schädlichen Strahlen oder Rückstände freigesetzt werden, was zu einem geringeren Formenabfall und niedrigeren Herstellungskosten führt.

Arten der Leichtbautechnologie für die Automobilproduktion

Die Laser-Rapid-Prototyping-Technologie für die Automobilindustrie kann in drei verschiedene Kategorien unterteilt werden: leichte "kalte" Bearbeitung, Heißbearbeitung und schneller Prototypenbau.

1. Technologie der Kaltverarbeitung

Zu den optoelektronischen Fertigungstechnologien, die den herkömmlichen Kaltverarbeitungsverfahren entsprechen, gehören LaserschneidenBohren, Markieren und Schneiden.

Laserschneiden bietet schnelle, präzise Schnitte mit glatten Oberflächen und ohne Grate; keine Nachbearbeitungsschritte notwendig; schmale Schnitte ohne mechanische Beanspruchung oder Schergrate an ihnen; hohe Bearbeitungsgenauigkeit und Wiederholbarkeit ohne Beschädigung der Werkstückoberflächen.

Das Laserbohren ist schnell und effizient, ideal für die Bearbeitung von Gruppenlöchern in großen Stückzahlen; das Laserbohren erreicht ein ideales Verhältnis von Tiefe zu Durchmesser und kann viele Materialien wie harte, spröde und weiche Werkstoffe sowie kleine Löcher auf schrägen Flächen bearbeiten; außerdem ist es während des Produktionsprozesses völlig sauber und umweltfreundlich.

Laser-Rapid-Prototyping-Kennzeichnung ist eine effiziente und dauerhafte berührungslose Kennzeichnungslösung, die hohe Geschwindigkeiten und dauerhafte Kennzeichnung bietet. Lasermaschinen lassen sich leicht in Montagelinien integrieren.

Laserschneiden vs. CNC-Laser ist ein dem Fräsen ähnliches Schneidverfahren, bei dem Laserstrahlen zum schichtweisen Schneiden von Material eingesetzt werden.

2. Optothermische Verfahrenstechnik

Zu den optoelektronischen Fertigungstechnologien, die den herkömmlichen thermischen Verfahren entsprechen, gehören Laserschweißen, Oberflächenverfestigung, Laserauftragschweißen und Legieren.

Beim Laserschweißen wird ein intensiver Laserstrahl eingesetzt, um das zu schweißende Metall lokal über seine Schmelztemperatur hinaus zu erhitzen und eine Verbindung herzustellen. Diese Schweißgeräte können Metalle mit hohem Schmelzpunkt, Nichtmetalle, Verbundwerkstoffe und andere spezielle Materialien sowie ungleiche Materialien oder spezielle Strukturen effizient schweißen.

Ihre Schweißnähte haben einen effizienten "Selbstreinigungseffekt" und eine hohe Schweißqualität. Das Laser-Rapid-Prototyping-Schweißen bietet präzise Verbindungen ohne Zusatzwerkstoff, dank seines Lichtleitersystems und der zahlreichen Vorrichtungen, die ein flexibles Verarbeitungssystem mit hoher Automatisierung und Produktionseffizienz bilden. Das Laserschweißen zeichnet sich unter den Hochenergie-Strahlschweißverfahren dadurch aus, dass es keine Vakuumkammern benötigt und während der Produktion keine Röntgenstrahlen erzeugt.

Laserverfahren zur Oberflächenverfestigung werden in zwei Kategorien eingeteilt: Laserumwandlungshärten und Laserschmelzhärten. Beim Laserumwandlungshärten (oder Laserabschrecken), besser bekannt als schnelles Laserabschrecken, wird ein Werkstück schnell mit einem Energielaserstrahl abgetastet, um seine Temperatur mit hoher Geschwindigkeit über den Phasenübergangspunkt zu erhöhen.

Nachdem das kalte Substrat den bestrahlten Bereich verlassen hat, kühlt es aufgrund der Wärmeleitung ab und unterliegt einer selbstkühlenden Abschreckung, die zu einer selbsthärtenden Abschreckung führt; das Ergebnis sind feinere gehärtete Schichtstrukturen und eine höhere Härte als bei herkömmlichen Abschreckmethoden. Das Laserschmelzhärten funktioniert ähnlich, nur dass die Wärme eines Laserstrahls die Materialoberfläche auf eine hohe Temperatur erhitzt und so feinkörnige, flammgehärtete Schichten auf der Oberfläche der fertigen Teile entstehen.

Beim Laserstrahl-Auftragschweißen werden mit Hilfe von hochenergetischen Laserstrahlen Werkstoffe bestrahlt, die schnell schmelzen und sich mit der Substratoberfläche verbinden, so dass eine Legierungsschicht mit einzigartiger Zusammensetzung und Eigenschaften entsteht, die metallurgisch an ihr haftet.

3. Rapid-Prototyping-Technologien unter Verwendung leichter Materialien

Die Rapid-Prototyping-Technologie beruht auf dem Prinzip, dass Laserstrahlen das Formmaterial Schicht für Schicht computergesteuert verfestigen, wobei Daten über Ihr Designmodell oder Teil zur Steuerung dieses Prozesses verwendet werden - zum Beispiel CAD-Daten. Konstruktion von dreidimensionalen Modellen mit Punkten und Linien als Baumaterial; anschließend Stapelung dieser Oberfläche genau um dreidimensionale Volumenmodelle oder Teile zu bilden.

Die Laser-Rapid-Prototyping-Technologie ist ein effizienter und effektiver technischer Ansatz für simultanes Engineering und agile Fertigung, mit dem sich die Produktentwicklungszyklen drastisch verkürzen, die mit der Produktentwicklung verbundenen Kosten senken, anpassungsfähige Produkte herstellen, die sich rasch an Marktveränderungen anpassen lassen, sowie Produkte mit erhöhter Wettbewerbsfähigkeit auf dem Markt herstellen lassen. Rapid Prototyping bietet erhebliche Kosteneinsparungen gegenüber herkömmlichen Produktdesignmethoden und hat sich auch als vorteilhaft erwiesen, wenn es gleichzeitig mit agilen Fertigungsstrategien eingesetzt wird.

Mit dem Eintritt in das neue Jahrhundert tritt die Automobilproduktion in eine Ära der schlanken Produktion ein, die die Bedürfnisse der Nutzer effektiv erfüllen kann. Die Automobilproduktion hat sich zu einer anpassungsfähigen, modularen Produktionsmethode entwickelt, und es werden heute Hightech-Automobiltechnologien eingesetzt.

Die Automobiltechnik erlebt derzeit eine Entwicklung von der traditionellen mechanischen zu einer fortschrittlichen Laser-Rapid-Prototyping-Fertigungstechnologie, wobei die Leichtbauweise die Entwicklung und Produktion von Automobilen belebt. Die Leichtbautechnologie wird sich in diesem Jahrhundert wahrscheinlich zu einer tragenden Säule moderner Automobilproduktionsprozesse entwickeln und zu einer unverzichtbaren Verarbeitungsmethode werden.