1879年爱迪生曾用纤维素纤维,如竹、亚麻或棉纱为原料,首先制得碳纤维并获得专利,但当时制得的纤维力学性能很低,工艺也不能工业化,未能获得发展。
20世纪50年代初,由于火箭、航天及航空等尖端技术的发展,迫切需要比强度、比模量高和耐高温的新型材料,另外,采用前驱纤维为原料经热处理的工艺可制得碳纤维连续长丝,这一工艺奠定了碳纤维工业化的基础。
由于目前市面上碳纤维复合材料基本上是由碳纤维与树脂基质构成,其内部存在比较复杂的相互关系,在加工时会出现碳纤维拉丝或者脱丝现象。由于碳纤维复合材料硬度高并且具有各向异性,所以其对加工设备的要求比较高,因此需要寻求一种新的加工方法。
三菱电机为了回应市场需求,利用长年积累的激光加工技术和开发经验,推出了两款全新“CV系列”二氧化碳三维激光加工机,专门用于加工汽车等使用的轻量、高强度的碳纤维增强复合材料(以下简称CFRP[1])。搭载世界级先进的[2]将发振器和增幅器集成于同一框体中的二氧化碳激光发振器和独创的加工头,实现了CFRP产品的高速和高精度加工,将为传统加工方法难以实现的CFRP产品的批量生产做出贡献。
ML3122CV-12XM
01产品特点
1. 搭载独创结构的二氧化碳激光发振器,实现世界级先进的高速加工
配备Integrated-MOPA[3]方式的三轴正交型[4]二氧化碳激光发振器,将振荡器和增幅器集成在同一个框体中,通过简单的结构发出适于CFRP加工的激光,解决了迄今为止难以实现的CFRP的精密加工的问题。
碳纤维和树脂的熔化温度不同,切割CFRP需要激光加工机具有陡峭脉冲波形和高功率输出,而CV系列产品可同时满足这两个要求,实现了更快级别的加工速度[5],速度约为切削加工和水射流加工等现有处理方法的6倍,有助于提高生产效率。
2. 独创的单路径加工头,为实现高精度加工和环保做出贡献
配备的加工头可进行高速的单向(单路径)加工,因此与多次在同一路径上照射的激光加工方式相比,生产效率更高。
搭载于该加工头上的侧面气体喷嘴,能够有效去除加工时产生的高温材料蒸汽,可抑制对材料造成的热影响,实现了三维形状的精密加工。
与现有的加工方法相比,激光的非接触式加工可减少工具等的消耗和废弃物的产生,有助于降低运行成本,为实现可持续发展的社会做出贡献。
3. 路径编辑功能的配备和IoT的使用,提高了作业效率和维护性
在控制装置中配备路径编辑专用CAM,可在加工机上进行加工路径的修正,提高了作业效率。
加工机四周标配防护罩,减少粉尘等对作业环境的影响。
02主要规格
03同时满足供需端需求
CFRP可实现轻量化、满足安全性要求,行业应用端希望降低材料成本、提高加工速度、实现量产。而CFRP材料厂商则希望多个行业使用,增加使用量降低价格,提高加工效率且产品质量过关。
作为携手行业应用端和材料厂商的设备厂家,三菱电机推出的针对CFRP的专用激光CV刚好满足了双方的需求,将引领碳纤维复合材料的加工到达新未来,我们相信,三菱电机CFRP激光CV系列可以引发现场生产的革命,可实现CFRP在行业的量产应用。
[1]Carbon Fiber Reinforced Plastics
[2]基于2021年10月14日三菱电机公司调查
[3]Master Oscillator Power Amplifier:主发振器功率增幅器
[4]激光光轴、气流及放电方向三者相互垂直的结构
[5]在切割厚度为2mm的热固性CFRP板材时,相对切削加工的切割速度1m/min,激光加工的切割速度达到了6m/min