移动准分子激光器可实现机器人 CFRP 清洁

客户反馈

紧凑的准分子激光系统为 3D-CRFP 零件的处理提供了新的可能性,也为机器人应用提供了新的可能性。”

— Thomas Lukasczyk 博士,Fraunhofer IFAM

挑战

碳纤维增强塑料 (CFRP) 是复合材料,兼具独特的物理强度和理想的轻便重量。 这使得它们在飞机制造中特别有用。 在基于 CFRP 的飞机制造过程中,一个重要的生产步骤是,在子组件(如机翼和机身)的外表面喷涂保护漆。 但是,用于将各 CFRP 零件从最初形成零件的模具中分离出来的化学脱模剂会在表面留下残留物,这可能会影响到随后喷涂的任何涂层或粘结材料的粘附。 现有技术是手动打磨与溶剂清洁相结合,其可重复性依赖于工人。 为了实现自动化,已经探索了各种方法来去除这些表面污染物,包括刚玉喷砂和几种基于激光的技术。 准分子激光器已成为完成该任务的可行工具,因为它提供了加工速度和非接触式表面处理的理想组合,同时又避免对 CFRP 纤维造成损坏。 但是,大多数准分子激光器又大又重,这意味着它们无法安装在机械臂上,也无法在大型结构上自动移动。 相反,必须采用复杂的光束传输光学器件,将光束传送到工作表面。 位于德国不来梅的弗劳恩霍夫制造技术与先进材料研究所 IFAM (Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials IFAM) 致力于开发一种简化的基于准分子激光器的解决方案,使其适合机器人自动化作业。

解决方案

Fraunhofer IFAM 利用相干公司的 ExciStar 1000 准分子激光器,因为它通过体积小巧 (650 x 300 x 400 mm) 和相对轻便 (66 kg) 的包装,提供输出特性的独特组合。 这使激光器可以安装在机械臂的末端,然后,沿着许多 3D 零件的轮廓在待加工零件的表面快速移动(需要时)。 此配置仅需要一个简单且笔直对准的光学部件。

结果

ExciStar 的高重复率 (1000 Hz) 和脉冲能量 (10 mJ) 允许激光束在零件表面上进行快速处理和连续移动。 通常,CFRP 结构上的每个点都暴露在 2 到 10 个激光脉冲下,从而完全去除表面污染物。 使用这种方法,处理速度可高达 10 m2/h。 目前,激光处理和设置经过调整,可适用于机器人自动化,其中样品由机器人移动,而下一步将是:通过 ExciStar 系统直接移动机器人。

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