傳統(tǒng)的固體激光器焊接工藝是汽車車身制造中一種成熟的工藝過(guò)程。這種工藝的發(fā)展促使了機(jī)器人 控制激光掃描焊接工藝的誕生。在這種新的工藝中，機(jī)械臂的彎曲移動(dòng)與激光掃描儀的動(dòng)態(tài)位置移動(dòng)緊密相關(guān)。奧迪在其后續(xù)產(chǎn)品的車門上率先引入了這種高效的制造技術(shù)。 在此技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，最大的挑戰(zhàn)是尋找合適的激光光束質(zhì)量的激光源。傳統(tǒng)激光焊接應(yīng)用中，具有光束質(zhì)量為25毫米*mrad的燈泵棒系統(tǒng)，其可用性為1000次，隨著估值大于99%時(shí)，這些光束源會(huì)設(shè)置一個(gè)新的實(shí)用性標(biāo)準(zhǔn)。然而，對(duì)于激光掃描焊接來(lái)說(shuō)，則需要更高的光束質(zhì)量，因?yàn)閽呙韫鈱W(xué)系統(tǒng)的加工場(chǎng)大小與可能的工作范圍與光束質(zhì)量息息相關(guān)。僅僅通過(guò)改變激光棒的形狀以提升光束質(zhì)量已經(jīng)是不可能的了，只有新穎的激光概念才能滿足改善光束質(zhì)量的要求。TRUMPF公司為工業(yè)應(yīng)用開(kāi)發(fā)了圓盤激光器，并已經(jīng)在世界范圍得到廣泛應(yīng)用（見(jiàn)圖1）。它以8毫米*mrad的光束質(zhì)量作為高功率激光器系列標(biāo)準(zhǔn)為驕傲，其最大能量范圍為8千瓦。圓盤激光器用于所有的激光應(yīng)用中，從切割、傳統(tǒng)的焊接到激光掃描焊接等等。 圖1 TruDisk 6002——TRUMPF公司6KW功率輸出圓盤激光器， 集成了壓縮機(jī)冷卻器與最大六路光纖輸出TRUMPF公司為大功率激光器的工業(yè)應(yīng)用研發(fā)專用掃描焊接頭。目前只有該公司開(kāi)發(fā)的機(jī)器人導(dǎo)引解決方案通過(guò)了德國(guó)汽車行業(yè)嚴(yán)格的認(rèn)證測(cè)試，并已應(yīng)用于其系列生產(chǎn)中（見(jiàn)圖2）。最近，DaimlerChrysler汽車公司開(kāi)始將此工藝應(yīng)用于新的車體制造過(guò)程中。從2007年1月開(kāi)始，Audi就已經(jīng)借助這種激光工藝進(jìn)行焊接處理，從而將其積累下來(lái)的激光焊接經(jīng)驗(yàn)得以更好的應(yīng)用。 圖2：TRUMPF PFO 33（可編程調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)） ——德國(guó)汽車制造商首度將機(jī)器人引導(dǎo)掃描光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用于其系列產(chǎn)品中的車身部件焊接中相比較傳統(tǒng)工藝而言，激光掃描焊接工藝的最大優(yōu)勢(shì)在于明顯地提高了生產(chǎn)效率。通過(guò)掃描頭的快速映像移動(dòng)，用于定位機(jī)器人的時(shí)間明顯縮減，因此極大地減少了加工時(shí)間。與每秒0.5個(gè)焊點(diǎn)的接觸電焊相比，激光掃描焊接可在每秒完成3-4個(gè)焊點(diǎn)。這使得對(duì)激光束有更加充分的利用，同時(shí)對(duì)提高經(jīng)濟(jì)效率意義重大。另外，圓盤激光器的高效也確保了激光源的低生產(chǎn)成本。與燈泵浦系統(tǒng)相比，插座能效僅是前者能量損耗的25%，并且減少了使用者對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的需求（如廠房空間與冷卻需求）。 大眾汽車和奧迪的研發(fā)工程師研究了激光掃描焊接工藝的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)奧迪成功解決了工裝夾具與零部件準(zhǔn)備等各種挑戰(zhàn)，今天它們生產(chǎn)的部件質(zhì)量更加卓越。奧迪的專家們同時(shí)研發(fā)了激光輔助預(yù)處理技術(shù)，以保證鍍鋅層處理部件也具有較高的焊接質(zhì)量。他們采用的激光源是TRUMPF公司制造的Nd:YAG 脈沖激光器。 TLS_384大功率圓盤激光器——高功率下的卓越光束質(zhì)量在帕薩特小批試產(chǎn)之后，激光掃描焊接工藝及其系統(tǒng)組件在2005年被應(yīng)用于大眾汽車公司的系列產(chǎn)品中。系統(tǒng)組件的高實(shí)用性得以驗(yàn)證，并提高了利潤(rùn)率。現(xiàn)在奧迪已經(jīng)在其系列產(chǎn)品中始終執(zhí)行這一工藝。從2007年初，后續(xù)的奧迪 A4車門就已經(jīng)采用激光掃描焊接工藝與TRUMPF公司制造的4千瓦圓盤激光器。應(yīng)用此技術(shù)后，四個(gè)制造單元每天可生產(chǎn)1800扇車門。每個(gè)激光掃描系統(tǒng)均為TRUMPF公司的生產(chǎn)的TruDisk 4002，它們采用了最新的圓盤激光器。此設(shè)備的4千瓦輸出僅由兩個(gè)圓盤產(chǎn)生。奧迪依靠激光網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)允許激光必要時(shí)彼此相互連接，可以輕松地實(shí)現(xiàn)備用與激光最大限度的利用。 TRUMPF集團(tuán)是全球激光技術(shù)及系統(tǒng)的領(lǐng)導(dǎo)制造商之一。通快的激光產(chǎn)品主要由高性能的二氧化碳激光器及燈泵浦及二極管泵浦固體激光器，打標(biāo)激光器及多軸激光系統(tǒng)組成。 需要了解更多消息，請(qǐng)登陸：www.trumpf-laser.com 電話：+86-21 6385 9668 傳真：+86-21 6385 9608 電郵：info@siberhegner.trumpf.com 網(wǎng)址：www.siberhegner.trumpf.com 作者： Kurt Mann博士： 于德國(guó)凱撒斯勞滕大學(xué)獲得物理學(xué)博士學(xué)位。 1987-1990年于柏林固體激光學(xué)會(huì)任項(xiàng)目經(jīng)理。1990年后任職于德國(guó)Schramberg的TRUMPF激光公司，任產(chǎn)品經(jīng)理，目前負(fù)責(zé)TRUMPF集團(tuán)CO2激光器與固體激光器的全球銷售業(yè)務(wù)。 Rudiger Brockmann博士： Rudiger Brockmann博士于Munster應(yīng)用科技大學(xué)從事激光應(yīng)用技術(shù)研究；并在開(kāi)姆尼茨—茨維考工業(yè)大學(xué)進(jìn)行相關(guān)工程研究；于開(kāi)姆尼茨理工大學(xué)獲得博士學(xué)位。 2002至2006年，在大眾汽車從事工藝過(guò)程研發(fā)。目前在位于德國(guó)Schramberg的TRUMPF激光公司負(fù)責(zé)所有輸出功率大于1千瓦的固體激光器的產(chǎn)品管理。