用于清潔復(fù)合材料生產(chǎn)模具的激光清潔技術(shù)具有自動(dòng)化和更高功率清潔等特點(diǎn)。

復(fù)合材料零件制造商越來(lái)越多地使用激光清潔系統(tǒng)來(lái)清潔生產(chǎn)模具，提高了效率，降低了成本，同時(shí)也改善了這些公司的環(huán)境影響和工人操作條件。

復(fù)合材料成型工具有各種尺寸和幾何形狀，由各種材料制成，包括鋼、鋁和殷鋼。傳統(tǒng)上，模具是使用手動(dòng)研磨方法、介質(zhì)噴砂或化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行清潔的，但這些技術(shù)也帶來(lái)了自身的挑戰(zhàn)。例如，研磨清潔可能會(huì)產(chǎn)生灰塵和揮發(fā)物，對(duì)員工健康產(chǎn)生負(fù)面影響。它還可能導(dǎo)致模具表面退化、過(guò)早磨損和殘留物積聚的可能性。同時(shí)，介質(zhì)爆破或使用化學(xué)物質(zhì)都是苛刻而激進(jìn)的程序，隨著時(shí)間的推移，有可能損壞模具并改變其形狀。

用于復(fù)合材料制造的龍門(mén)式激光清洗系統(tǒng)。

激光清洗提供了一種替代方案，該方案使用高能光脈沖以高精度去除樹(shù)脂、生產(chǎn)殘留物、脫模劑、氧化物、油和其他不需要的物質(zhì)。該技術(shù)可確保底層基材不受損壞，從而顯著延長(zhǎng)模具的生命周期。Loop Technology（英國(guó)的多切斯特、布里斯托爾和謝菲爾德）是一家將激光清潔與機(jī)器人和龍門(mén)系統(tǒng)集成在一起的專(zhuān)家，指出市場(chǎng)上已經(jīng)有多種解決方案可以滿足行業(yè)清潔需求。例如，對(duì)于某些應(yīng)用，自動(dòng)激光清潔系統(tǒng)可以以高達(dá)22平方米/小時(shí)的速度凈化具有復(fù)雜表面輪廓的非常大的結(jié)構(gòu)。激光清洗也可用于制備碳纖維增強(qiáng)聚合物（CFRP）面板以進(jìn)行粘合，或用于無(wú)損檢測(cè)的各種零件表面。

激光清洗基礎(chǔ)

激光清洗復(fù)合材料制造中使用的由殷鋼制成的航空航天模具工具。

激光清洗使用燒蝕從指定表面去除材料。納秒長(zhǎng)的激光脈沖指向目標(biāo)材料。通過(guò)精確控制激光參數(shù)，如波長(zhǎng)、脈沖持續(xù)時(shí)間和能量強(qiáng)度，不需要的材料或殘留物被升華和去除，而不會(huì)損壞底層結(jié)構(gòu)。該過(guò)程結(jié)合了熱燒蝕、光解降解和沖擊波。由于不同材料對(duì)激光能量的吸收程度不同，因此根據(jù)模具材料調(diào)整激光參數(shù)。

激光清洗系統(tǒng)有兩種不同的操作模式。脈沖激光清潔器以短而明顯的脈沖或脈沖發(fā)射激光能量。每個(gè)脈沖都有一個(gè)特定的持續(xù)時(shí)間，并由不發(fā)射的時(shí)段隔開(kāi)。這非常適合基于精度或沖擊的清潔任務(wù)，如從需要保存的基材上去除薄膜和殘留物。或者，連續(xù)波激光器發(fā)出穩(wěn)定、不間斷的光束，非常適合重型清潔任務(wù)，如去除金屬工具上的鐵銹、油漆和其他涂層。

激光清洗技術(shù)的發(fā)展

激光器本身的發(fā)明可以追溯到1960年，當(dāng)時(shí)Theodore H.Maiman在美國(guó)休斯研究實(shí)驗(yàn)室展示了第一臺(tái)可工作的紅寶石激光器，該激光器建立在前幾十年的工作基礎(chǔ)上，包括1917年阿爾伯特·愛(ài)因斯坦( Albert Einstein)在受激發(fā)射方面的工作。另一個(gè)重要的里程碑發(fā)生在1972年，當(dāng)時(shí)約翰·阿斯穆斯(John Asmus)正在試驗(yàn)脈沖紅寶石激光來(lái)分析雕像表面，他發(fā)現(xiàn)了它作為清潔應(yīng)用的額外潛力。脈沖紅寶石激光器是這些早期用于清潔的最常見(jiàn)類(lèi)型，主要是在研究環(huán)境中進(jìn)行的。

隨著該領(lǐng)域的發(fā)展，引入了其他類(lèi)型的激光器，如Nd:YAG激光器，其產(chǎn)生的光通常波長(zhǎng)為1064納米。激光器是一種獨(dú)特的技術(shù)，可以調(diào)節(jié)激光腔儲(chǔ)存和釋放能量的能力，將短而高功率的能量脈沖引導(dǎo)到表面，目前用于清潔小型精密模具或清除電路板上的殘留物。氣體激光器在20世紀(jì)90年代緊隨其后。例如， 二氧化碳激光器使用二氧化碳、氮?dú)夂秃獾幕旌衔飦?lái)產(chǎn)生一束強(qiáng)大的聚焦紅外光，可以去除油漆、油脂和鐵銹。然而，它們后來(lái)被證明更適合凈化的技術(shù)所取代。

其中最新的是固態(tài)光纖激光器，它使用摻雜有鐿、鉺或釹等稀土元素的薄而柔韌的光纖。光纖激光器因其相對(duì)高效、通用性、緊湊性和長(zhǎng)壽命而被認(rèn)為是復(fù)合材料制造中清潔任務(wù)的熱門(mén)選擇。連續(xù)光纖激光器通常用于大型工作，如從大型海洋結(jié)構(gòu)物上剝離油漆和涂層，為檢查或翻新做準(zhǔn)備，以及清潔制造廠的大型模具和機(jī)械。這些脈沖激光器是精確去除材料的理想選擇，不僅適用于檢查和無(wú)損檢測(cè)準(zhǔn)備，也適用于溫和清潔。

滿足各種模具清潔需求的技術(shù)

激光清洗能夠精確清潔金屬、塑料和復(fù)合材料，這推動(dòng)了其在工業(yè)制造中的廣泛應(yīng)用。 此外，對(duì)高功率激光清洗系統(tǒng)的需求不斷增加，向環(huán)保和無(wú)損清洗方法以及混合加工技術(shù)的轉(zhuǎn)變，也催生了更多的自動(dòng)化解決方案。這就是Loop Technology為進(jìn)一步發(fā)展做出貢獻(xiàn)的地方。

Loop Technology的營(yíng)銷(xiāo)主管湯姆·特納(Tom Turner)表示：“Loop Technology憑借其在復(fù)合材料、自動(dòng)化和激光清洗方面的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)行業(yè)需求和不斷發(fā)展的技術(shù)，不斷優(yōu)化其激光清洗和系統(tǒng)服務(wù)范圍?！?。 

一個(gè)例子是FibreLINE，它可以包括激光清洗。該系統(tǒng)是一種高速自動(dòng)化的端到端復(fù)合材料預(yù)成型解決方案。它提供大型干燥碳纖維層和其他復(fù)合材料的切割、分類(lèi)、拾取、成型、放置、固結(jié)和檢查，長(zhǎng)度可達(dá)20米，并通過(guò)一套末端執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)。它具有自動(dòng)激光清洗功能，可在復(fù)合材料零件脫模后對(duì)模具進(jìn)行去污，為工藝提高了另一個(gè)效率水平。

這種龍門(mén)式激光清洗系統(tǒng)非常適合凈化大型結(jié)構(gòu)

另一個(gè)例子是CleanLASER系列，它有幾種型號(hào)—低功率單元（12-100瓦）到高功率CL 1000和CL 2000型號(hào)，用于處理大面積和較厚的材料。無(wú)論是小型還是大型模具清潔，CleanLASER系列都適用于許多應(yīng)用，并且還有用于去除廢物和碎屑的提取系統(tǒng)。例如，300、500和1000瓦的裝置都可以高速清潔輪胎模具，通常在30分鐘內(nèi)。它們提供的精度使用戶能夠安全地清潔微彈簧通風(fēng)口，并確保碎屑不會(huì)進(jìn)入模具通風(fēng)口，這是介質(zhì)噴砂和其他手動(dòng)清潔方法可能遇到的挑戰(zhàn)。

自動(dòng)激光清洗單元包括三級(jí)自動(dòng)化的LoopCLEAN產(chǎn)品線。在標(biāo)準(zhǔn)模型中，操作員對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程，并通過(guò)懸架控制其運(yùn)動(dòng)范圍。Pro型號(hào)提供了更高的精度和自動(dòng)化水平。將待清洗模具的CAD模型導(dǎo)入系統(tǒng)的Robotmaster離線編程軟件，并在上傳進(jìn)行激光清洗操作之前模擬和優(yōu)化機(jī)器人路徑。LoopCLEAN Pro最近被Loop Technology的一位客戶用于清潔電纜制造行業(yè)的注塑模具。它為所使用的傳統(tǒng)化學(xué)品和磨料提供了高水平的清潔，并延長(zhǎng)了其模具的生命周期，帶來(lái)了環(huán)境、健康和安全效益。該系統(tǒng)使用KUKA（德國(guó)奧格斯堡）Agilus機(jī)器人、CleanLASER CL 150，并配有LoopCLEAN用戶界面和用于服務(wù)和支持的遠(yuǎn)程連接模塊。LoopCLEAN系統(tǒng)可以與更強(qiáng)大的CleanLASER單元集成，并采用4級(jí)激光防護(hù)。

使用軟件清潔汽車(chē)制動(dòng)盤(pán)，無(wú)需離線編程

根據(jù)Loop Technology的說(shuō)法，LoopCLEAN Auto提供了最高水平的自動(dòng)化。使用RealPATH軟件，系統(tǒng)對(duì)用戶想要清潔的零件或模具工具進(jìn)行3D成像，并自動(dòng)生成機(jī)器人路徑供激光清潔器遵循。該軟件消除了潛在的奇異性、沖突和遙不可及的問(wèn)題，并繞過(guò)了傳統(tǒng)的離線編程需求。這最終提供了一個(gè)更快的清潔過(guò)程，操作員的參與要少得多。自動(dòng)生成的機(jī)器人激光清洗非常適合有多個(gè)不同零件且沒(méi)有現(xiàn)有CAD數(shù)據(jù)可供使用的行業(yè)。它最大限度地減少了機(jī)器人的停機(jī)時(shí)間，并消除了對(duì)昂貴的逆向工程的需求。

激光清洗是一種動(dòng)態(tài)且快速增長(zhǎng)的技術(shù)，越來(lái)越多地被世界各地的制造商使用。其優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用范圍廣泛，并在不斷發(fā)展，在清潔工具和組件時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)高度的精度和效率。特別是在復(fù)合材料制造中，激光清洗可以有效地去除環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯、乙烯基酯樹(shù)脂以及脫模劑和其他污染物，從而保護(hù)模具的 底層結(jié)構(gòu)，這意味著工具可以多次重復(fù)使用，生產(chǎn)周期可以變得更加高效。