僅用2分鐘的循環時間，

即在一個生產單元中

實現了無需粘合劑的混合復合材料部件的功能化生產。

 

    熱塑性帶材的自動化預成型及后續的混合成型——熱成型以及將加強肋、夾子和凸臺等二次注射成型到部件表面上，被譽為是“復合材料制造在諸如汽車等大批量應用中的未來”。

 

    但是，如果能夠將熱塑性塑料的韌性和注塑成型特征的功能性與碳纖維增強環氧部件的高性能結合起來呢？

 

    這就是為期3年、于2018年結束的OPTO-Light項目所回答的問題。

 

    該項目作為德國聯邦教育和研究部（簡稱“BMBF”）為大批量生產的輕量化結構而開發光子學（激光等基于光的技術）戰略的一部分，得到了BMBF的資助。

 

    該項目被授予亞琛工業大學亞琛綜合輕量化結構中心（簡稱“AZL”），該中心為與8家研究機構合作的公司提供單一園區，來開發輕量化的材料、生產技術和應用。

 

    OPTO-Light項目的明顯成就是將高剛性、輕量化和環氧基碳纖維增強塑料（CFRP）的低蠕變性與高設計自由度及熱塑性塑料二次成型的短循環時間等優勢集于一體，但這只是該項目實現的眾多潛在的復合材料行業顛覆性創新之一。

 

其創新還包括：

 

   ◆ 為將熱塑性塑料連接到三維熱固性表面而開發激光預處理技術；

 

   ◆ 將反應聚合物加工、激光加工和二次成型這三大技術集成到一個循環時間快速的單一生產單元中；

 

   ◆ 水平預浸料模壓成型（簡稱“HPCM”）：將材料垂直粘貼在標準注塑機中進行加工；

 

   ◆ 開發滿足預浸料模壓成型和熱塑性塑料二次成型所有要求的單一旋轉模具；

 

   ◆ 開發用于激光預處理臨界對準的光學部件參照方法，以及沿自由三維曲面進行二次成型；

 

   ◆ 展示創新工藝：用2min的循環時間，生產寶馬i3電動汽車生命模塊地板的三維結構部分。

 

    事實上，該項目在2018年4月的最終報告中聲稱，與目前采用濕法模壓成型以及用粘合劑單獨粘接夾子嵌件的生產相比，這項技術可以將汽車CFRP部件的成本降低30%。

 

 

 

德國資助了一項長期戰略，以繼續發展光子學技術，因為該技術在當前全球制造業數字化轉型的過程中發揮著重要作用。

 

復合材料行業應該注意到，光子學不僅支持先進加工，如自動化的纖維鋪放、熱塑性塑料的激光焊接、精密加工及各種3D打印工藝，還為計量、過程監控和在線檢測而啟用傳感器和視覺通信。

 

在OPTO-Light項目中，一種近紅外（簡稱“NIR”）激光被用于對二次成型的表面進行預處理。此外，各種激光傳感器還為過程控制和在線質量保證（QA）提供數據。

 

OPTO-Light項目的最后4個合作伙伴是德國的光子系統供應商：

 

◆ Arges（德國Wackersdorf）是一家激光加工用3D掃描儀的專業公司，該公司通常開發創新的激光掃描系統、工業材料加工和醫療應用中的定位和偏轉激光束，現在，又開發了一種用于燒蝕和加熱的Arges雙光束單元；

 

◆ Precitec（德國Gaggenau）提供用于測量距離（在整個過程中的燒蝕和部件參照期間使用）的干涉傳感器；

 

◆ Sensortherm（德國Sulzbach）提供有助于過程控制的高溫計（溫度傳感器）；

 

◆ 卡爾蔡司光學技術公司（之前的Steinbichler，德國Neubeuern）為質量保證提供T掃描用的激光掃描儀。“它測量部件的幾何形狀并檢測潛在的變形。”Schares解釋道，“它會顯示缺陷，如二次成型的肋未完全粘接到CFRP殼體上。”

 

所有這些系統都被集成到多功能的激光掃描儀中，它被安裝到六軸庫卡（德國Augsburg）機器人手臂的末端。