L’ús de làsers mitjançant la interacció amb la matèria, el processament o l’emmotllament segons determinats requisits, denominada col·lectivament fabricació lleugera. En els darrers vint anys, la tecnologia de fabricació lleugera ha penetrat en camps i indústries d’alta tecnologia i ha començat a substituir o transformar algunes indústries de transformació tradicionals. A la indústria de l’automoció dels països desenvolupats, del 50% al 70% de les peces es processen amb làser. La tecnologia de fabricació lleugera està jugant un paper cada vegada més important en la millora de la I + D i el nivell de fabricació de la indústria de l’automoció.
Primer, les característiques de la tecnologia de fabricació lleugera
Actualment, la font de llum emprada en la tecnologia de fabricació de llum és principalment làser. El feix làser té les característiques d’alta densitat d’energia, gran pal·ladi i alta directivitat, cosa que fa que la tecnologia de fabricació de llum tingui molts avantatges que no estan disponibles en les tècniques de fabricació tradicionals. L'eina utilitzada en aquesta tecnologia és el "ganivet làser", no hi ha desgast d'eines durant el mecanitzat; cap força de tall no afecta la peça durant el procés de mecanitzat, de manera que la peça no presenta deformació de treball en fred; perquè la velocitat d’injecció d’energia és alta durant el mecanitzat, l’impacte de calor a la peça és molt reduït, de manera que la peça té poca deformació tèrmica i es pot apropar o arribar a un estat de mecanitzat “fred”, permetent una fabricació d’alta precisió que no es pot realitzar per tècniques convencionals; el làser té un bon control espacial (canvi de direcció del feix, rotació, exploració, etc.) i control del temps (obertura), apagat, interval de pols), especialment indicat per a processament automatitzat, alta eficiència en la fabricació a gran escala; El material, la forma, la mida i l'entorn de processament amb làser tenen un gran grau de llibertat; a baix soroll, sense radiacions i residus nocius, el procés de producció té poca contaminació ambiental; pot estalviar motlle, reduir el cicle de desenvolupament de productes, reduir el cost de desenvolupament; menys residus de material i baix cost de fabricació en la producció a gran escala.
Segon, la categoria de tecnologia de fabricació lleugera de la indústria de l’automoció
La tecnologia de fabricació lleugera de la indústria de l’automoció es pot dividir en tres categories: processament lleuger “fred”, processament “calent” lleuger i prototipat ràpid i lleuger.
1. Tecnologia de processament "freda" lleugera
Les tècniques de fabricació de llum corresponents als processos convencionals de treball en fred inclouen el tall amb làser, la perforació amb làser, la marcatge per làser i el tall amb làser.
La velocitat de tall làser és ràpida, la incisió és suau i plana, el paral·lelisme de la retallada és bo, no es compra cap processament posterior; la fenda és estreta; la fenda no té estrès mecànic ni té cisalla; la precisió de processament és alta, la repetibilitat és bona i la superfície de la peça no està malmesa.
Velocitat de perforació amb làser i alta eficiència, adequada per a un gran nombre de processament de forats en grups d'alta densitat; la perforació amb làser pot obtenir una gran relació profunditat-diàmetre, es pot processar en materials durs, trencadissos, tous i altres, fins i tot en forats petits que es mecanitzen a la superfície inclinada del material difícil de maquinar; el procés de perforació amb làser és net i lliure de contaminació.
El marcatge per làser és un marcatge sense contacte, ràpid, el marcatge no és fàcil de portar, la màquina de marcatge per làser és fàcil de combinar amb la canonada.
El tall amb làser és un procés similar al fresat en mecanitzat. Utilitza un feix làser centrat per tallar el material capa per capa.
2. Tecnologia de processament "calenta" lleugera
Les tècniques de fabricació lleugera corresponents a tècniques convencionals de processament tèrmic inclouen soldadura amb làser, reforçament de superfície làser, revestiment làser i aliatge.
La soldadura per làser és un procés en el qual s’utilitza un feix làser d’alta intensitat per escalfar localment el metall que es fon per sobre de la temperatura de fusió per formar una junta soldada. Pot soldar materials especials com ara metalls d’alt punt de fusió, no metalls, materials compostos, etc. També es pot realitzar la soldadura de materials diferents i la soldadura d’estructures especials; la soldadura té la funció d'auto-neteja; la qualitat de la soldadura és alta; la soldadura es pot efectuar amb precisió, generalment no és necessària el feix làser i els múltiples dispositius formen un sistema de processament flexible a través del sistema de guiatge de la llum, el grau de soldadura és alt i l'eficiència de producció alta; en la soldadura de raig d’alta energia, la característica més gran de la soldadura làser és que no cal cap cambra de buit i no es produeixi radiografia. .
La millora de la superfície làser es divideix en enduriment de transformació de fase làser i enduriment de fusió làser. L’enduriment de transformació de fase làser, també conegut com a làmpat làser, consisteix a escanejar ràpidament una peça amb un feix làser d’alta energia, de manera que la temperatura superficial del metall o aliatge irradiat s’elevi fins a un punt per sobre del punt de fase amb una velocitat molt ràpida. Quan el raig làser surt de la part irradiada, a causa de la conducció de calor, el substrat en estat fred es refreda ràpidament i s’autorrefriga i s’acota per obtenir una estructura de capa endurida fina, i la duresa generalment és superior a la duresa convencional de refredament; el procés d’enduriment de la fusió làser és similar al del procés anterior, excepte que el làser fa que la superfície del material s’escalfi a una temperatura més elevada, i a la superfície de la part final es formi una fina capa endurida de flama.
El revestiment làser utilitza un feix làser d’alta energia per il·luminar el material dipositat per fusionar-lo ràpidament amb una capa fina a la superfície del substrat per formar un recobriment d’aliatge amb composicions i propietats completament diferents unides metal·lúrgicament al substrat.
3. Prototips ràpids
El principi de la tecnologia de prototipatge ràpid òptic és controlar el model i les dades segons el quadre de la peça sota el control de l’ordinador. El feix làser s'utilitza per solidificar el material de modelat capa per capa. La superfície (capa) de la peça està construïda per punts i línies, i la superfície s’acumula amb precisió en tres dimensions. El procés d’un model o d’una part sòlida. L’ús de la tecnologia òptica de prototipat ràpid pot reduir significativament el cicle de desenvolupament del producte, reduir molt els costos de desenvolupament i produir ràpidament productes que s’adapten als canvis del mercat i mantenir i millorar la competitivitat dels productes en el mercat. Al mateix temps, l’ús de la tecnologia òptica de prototipat ràpid és també una forma tècnica eficaç d’aconseguir l’enginyeria paral·lela i la fabricació àgil.
Al nou segle, la indústria de l’automoció està entrant en una etapa de producció magra que pot realitzar un processament flexible segons les necessitats dels usuaris. La indústria de l’automoció ha desenvolupat un mètode de producció modular flexible. La indústria automobilística moderna també s'està desenvolupant en la direcció de l'alta tecnologia tecnològica, i la tecnologia de l'automòbil experimenta la transformació de la tecnologia de fabricació mecànica tradicional en tecnologia de fabricació avançada. La tecnologia de fabricació lleugera ha injectat vitalitat en el desenvolupament i producció d’automòbils. Es pot esperar que l’aplicació de la tecnologia de fabricació lleugera a la indústria de l’automoció es desenvolupi ràpidament durant aquest segle i es converteixi en un important mètode de processament per a la indústria de l’automoció.
