Splenda la luce laser by TrumpfDirectIndustry

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La plastica a fibra rinforzata del carbonio (CFRPs) è tutta la collera, particolarmente nell'automobilistico, nell'aviazione e nei settori energia del vento. Rappresenta una parte fondamentale della soluzione ad alcune della maggior parte delle emissioni di pressatura della nostra età, compreso la protezione di clima, la e-mobilità, l'efficienza delle risorse e la sostenibilità. Questi megatrends sono driver importanti dietro costruzione leggera e l'uso dei composti a fibra rinforzata.

I tecnici della progettazione amano questi materiali leggeri tessuti per la loro forza e rigidità. Gli ingegneri di produzione sono grazie piuttosto meno entusiasti alle complessità coinvolgere nel lavoro con un composto delle fibre e del polimero. Questi due materiali si comportano completamente diversamente nel processo lavorante: una taglierina meccanica può passare attraverso il polimero come un coltello attraverso burro, ma ancora smusserà il suo bordo sulle fibre dure. È questo contrasto radicale che lo rende difficile scegliere il giusto metodo e lo strumento giusto. I laser stanno guadagnando la popolarità aumentante come strumento adatto per occuparsi della plastica a fibra rinforzata a molti punti differenti nella catena di processo, compreso il taglio gli spazii in bianco e delle parti, la rimozione degli strati per preparare i pezzi in lavorazione per tecnica di incollaggio e l'aggiunta del metallo alla plastica.

La più grande sfida è che il materiale è sia testardo che delicato. Quello pone un problema per tutti i metodi di lavorazione meccanici. Il taglio del getto di acqua con le sostanze abrasive è lontano da ideale dal bordo tagliato fibroso può essere danneggiato facilmente dalle particelle abrasive e le fibre possono diventare distaccate dalla matrice mentre il materiale contiene l'umidità. Il taglio impone le forze significative al pezzo in lavorazione, che provoca spesso i bordi tagliati approssimativi con le fibre di sporgenza. Le macchine utensili posano lo stesso genere di rischio, sebbene lo svantaggio principale qui sia l'alto costo di elaborazione dei pezzi in lavorazione. Le fibre dure logorano rapidamente la perforazione e le teste di macinazione in moda da doverle sostituire essi i periodi multipli ogni spostamento. Inoltre, tutto il cambiamento nello spessore o nella composizione del materiale che è lavorato significa generalmente gli strumenti di commutazione. Questo processo di rinnovamento del macchinario richiede tempo e costantemente acquistare i nuovi strumenti è un affare estremamente costoso.

Gli ingegneri del laser recentemente sono riuscito a usando i parametri prestabiliti per permettere agli adeguamenti automatici e in-linea da approvvigionare agli spessori materiali differenti ed alle composizioni senza produzione d'interruzione. Ma c'è abbondanza di altre ragioni per le quali la luce è il migliore strumento di taglio per il CFRP.

I raggi laser non esercitano alcune forze meccaniche sul pezzo in lavorazione. Quello opera loro una buona scelta per lavorare molto sottile a macchina o il CFRP delicato si separa la grande precisione. Un fascio luminoso può essere adeguato a flessibilmente i contorni e le geometrie cambianti perché l'ottica lavorante per non stabilire contatto con il pezzo in lavorazione – in effetti sono di più di 150 millimetri a partire da. Quello lo rende più facile affinchè i laser entri negli angoli stretti. Il taglio del laser delle fibre del carbonio (CFs) e della plastica a fibra rinforzata del carbonio comprende un processo della sublimazione. Il materiale è vaporizzato non appena è colpito dall'accurato, fascio di alta energia. Non c'è materiale fuso da espellere ed il bordo risultante è regolare, senza le fibre che sporgono. La zona calore-colpita al bordo tagliato è minima e – secondo i risultati finora – non ha impatto sulle proprietà meccaniche del divisorio.

I benefici di alta precisione dei laser estendere a tagliare i materiali del semilavorato. I semilavorati sono prodotti asciutti e semilavorati del tessuto, essenzialmente un genere della stuoia, che ancora non è stata indurita ed è quindi ancora flessibile. Per produrre i semilavorati, gli spazii in bianco della stuoia sono disposti in uno strumento che usa le temperature elevate per trasformarli nei semilavorati 3D. I semilavorati poi si infiltrano in con resina sintetica – per esempio per mezzo di stampatura per trasferimento della resina (RTM) – che poi si asciuga e si indurisce. Ciò crea il CFRP si separa le geometrie complesse e tridimensionali. La luce laser taglia i semilavorati in forma netta vicina ad una velocità e ad un livello di qualità che altri metodi di separazione quali le taglierine ultrasoniche potrebbero non raggiungere mai. i semilavorati Laser tagliati hanno un vantaggio pulito, chiaro, naturale senza alcune fibre di sporgenza. Ciò semplifica a valle il trattamento ed elimina l'esigenza della finitura del lavoro come molatura. I semilavorati possono essere disposti nella muffa di RTM e si sono infiltrati in subito dopo del taglio del laser.

I laser a stato solido sono una grande scelta per il taglio i semilavorati dei CF e del filato dei CF e tessuto perché le coppie dell'energia del laser facilmente nelle fibre del carbonio. Per il millimetro meno mezzo dei CF densamente, un singolo chilowatt di potere del laser è sufficiente per raggiungere una velocità lavorante al di sopra di 20 metri al minuto – due o tre volte più velocemente di un getto di acqua o di uno strumento di macinazione. Con CFR i materiali e la fibra di vetro hanno rinforzato di plastica (GFRP), un laser di CO2 è la migliore scelta perché le fibre di vetro ed il materiale di matrice sono opachi alla luce laser di CO2 e quindi lavorabile a macchina. Per i materiali con uno spessore di due millimetri o più, un laser di 5 chilowatt può tagliare ad un tasso di 10 metri al minuto, una figura che è ancora una volta due o tre metodi convenzionali di volte più velocemente.

I laser possono anche essere utilizzati per elaborare il CFRP in altri modi che appena tagliandolo. Una delle loro utilizzazioni principali è ablazione, in cui i raggi laser vaporizzano lo strato superiore del materiale con precisione tremenda. Questa forma di elaborazione è particolarmente utile poichè una fase della preparazione per tecnica di incollaggio poiché questa richiede lo strato superiore di pittura di essere rimossa o di irruvidita. In questo caso i laser fanno un lavoro eccellente di lavorare precisamente l'area a macchina che è richiesta, così soltanto la quantità necessaria di materiale è rimosso. Ancora una volta, uno dei benefici principali di luce laser è la flessibilità che offre – può anche preparare le parti curve per tecnica di incollaggio precisamente seguendo i loro contorni.

Quando si tratta del lavorare le grandi superfici a macchina alle alte velocità, un laser di CO2 è la scelta preferita della fonte del fascio per la preparazione di tecnica di incollaggio. E negli ultimi anni gli ingegneri hanno acceduto ad un nuovo strumento per lavorare piccolo, definito precisamente aree ad alta qualità con l'emergenza di ultra-brevi laser di impulso progettati per uso industriale. Questi laser generano gli impulsi luminosi con una durata appena di alcuni picosecondi o persino femtosecondi. Permettono agli ingegneri di rimuovere appena alcuni nanometri di materiale dalle aree minuscole senza causare le sbavature della colata e senza danneggiare termico il materiale. Questa tecnologia segna un altro grande passo avanti nella precisione dei processi lavoranti.

Il rivettamento ed incollare sono attualmente i metodi standard di aggiunta il CFRP e del metallo. I laser possono essere utilizzati per creare i fori per il processo di rivettamento e per rimuovere lo strato superiore di pittura come preparazione per tecnica di incollaggio. Tuttavia, sia rivettare che incollare comprendono l'aggiunta di un punto ulteriore al processo di produzione e richiedono l'uso dei materiali supplementari. Questa ultra-breve luce laser pulsata di tempo fornisce la soluzione, il metallo strettamente unentesi e la plastica a fibra rinforzata. Per unire saldamente il metallo al polimero termoplastico, un ultra-breve laser di impulso prepara la parte di accoppiamento del metallo creando una struttura tagliata. La parte di metallo strutturata poi è riscaldata ad una temperatura sopra il punto di fusione del termoplastico. Questo punto può essere effettuato da un induttore, da un forno o da un laser differente. Quando il metallo caldo ed il polimero sono premuti insieme, il termoplastico comincia a fondersi. Il termoplastico sfocia in tagliato, creando un collegamento alla parte di metallo una volta che si raffredda – tutti senza esigenza del materiale di riempitore supplementare. La stabilità statica e dinamica del giunto è entrambe il superiore a quella raggiunta incollando.

Stabilendosi come strumento standard nel funzionamento di lamiera sottile, il laser ora è pronto a seguire lo stesso percorso nel campo di lavorare del CFRP. I benefici chiave sono divisi: la luce laser è uno strumento veloce, senza usura e senza contatto che dà a tecnici della progettazione la libertà per creare le geometrie più complesse che quelle realizzabili con i metodi meccanici. Allo stesso tempo, i laser permettono alla quantità di energia applicata al pezzo in lavorazione da controllare così precisamente che possano trattare confortevolmente lavorare delicato dei materiali estremamente sottili. Il ultra-breve laser industriale di impulso – un'aggiunta relativamente recente all'ambiente di produzione – anche fornisce l'opzione di lavorare «freddo», in altre parole una forma di lavorare quello a macchina applica il calore virtualmente zero al pezzo in lavorazione. Ciò ha aperto la porta ad una ricchezza di nuove idee ed applicazioni.