德国通快:激光焊接开启汽车制造的新时代
德国通快:激光焊接开启汽车制造的新时代
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——访通快中国（香港）有限公司激光技术部总经理魏君泰先生记者：在汽车行业，可以说，激光焊接技术的应用开启了汽车制造的新时代，您的感受如何？魏君泰先生：在汽车工业领域，OEM面临的市场挑战非常严峻，用户的要求越来越高，消费者需要的是低油耗、低污染、价格合理并具有高安全标准的汽车。因此，激光技术的应用不仅开启了汽车制造的新时代，而且是实现以上所有目标的最佳工具。仅车体本身，采用激光焊接技术，既可减少车体
——访通快中国（香港）有限公司激光技术部总经理魏君泰先生 记者：在汽车行业，可以说，激光焊接技术的应用开启了汽车制造的新时代，您的感受如何？魏君泰先生：在汽车工业领域，OEM面临的市场挑战非常严峻，用户的要求越来越高，消费者需要的是低油耗、低污染、价格合理并具有高安全标准的汽车。因此，激光技术的应用不仅开启了汽车制造的新时代，而且是实现以上所有目标的最佳工具。仅车体本身，采用激光焊接技术，既可减少车体重量（降低油耗并有利于环保）和节约材料（降低成本），同时又可提高车体的刚性（增加安全性），所有这一切，都有利于降低汽车的生产成本。激光焊接技术已被广泛地应用于汽车行业，大众、戴姆勒、通用、福特、本田、马自达以及许多供应商都应用了激光技术进行大批量生产（见图1）。在车身的生产中，激光焊接比较典型的应用就有车门、侧板、后盖、座椅架等。当然，激光技术还被应用于其他许多领域，例如发动机、动力传动系统、内饰件和传感器等。&图1 激光焊接在汽车行业中应用越来越广泛（此图由大众汽车公司提供）记者：能否就以上厂家的先进应用举两个典型的例子？魏君泰先生：激光焊接的成功案例举不胜举。大众Passat B6车型的后车台板由三个部件组成（见图2），这些部件可采用电阻点焊或激光焊接。大众采用来自TRUMPF公司的一台TruDisk激光焊机和一套光学振镜扫描装置，来代替点焊所需的4个机械臂和5台电阻焊枪，同样完成35个焊点的焊接，结果是：TRUMPF的激光焊机的焊点连接更为牢固，而且焊接速度提高3倍左右（点焊需要35s，而激光扫描焊只需13s），车身焊接质量更是日趋完美。&图2 大众Passat B6的后车台板采用机器人控制的激光扫描焊接梅赛德斯-奔驰C级轿车的车门采用TruDisk激光焊机进行远程焊接，使汽车的刚性得以提高，从而也提高了汽车的安全性，并使每一扇车门的重量减少了1kg，生产成本降低了15%。车门焊接外观见图3。&图3 激光扫描焊接梅赛德斯-奔驰C级轿车的车门当然，我还可以列举出更多汽车领域的成功应用案例，如宝马汽车差速齿轮生产中应用的激光焊接，或某些重型汽车公司在生产前、后桥中应用的激光焊接。总之，这一技术既可提高生产成本效益，同时又能增强汽车零部件的功能。nextpage记者：激光焊接技术和工艺的发展非常迅速，近两年有哪些最新发展？贵公司又有哪些新的成果？魏君泰先生：在过去的几年中，固体激光技术首先从灯泵浦棒状晶体发展到二极管泵浦棒状晶体，然后再发展到光纤激光器和二极管泵浦圆盘激光器。这一切使激光器的效率、功率和光束质量发生了数量级的飞跃。带来这种改善的主要原因是采用了半导体二极管来泵浦激光晶体，使其只能发射出一种波长的光束，便于光束得到最佳吸收。由此，TRUMPF公司专门开发了TruDisk系列圆盘式激光焊机（见图4），并且成功地在全世界乃至在中国已经过数百次的实践。&图4 TruDisk 4002——具有最佳激光束质量的激光焊机，其功率为4kW，适合于远程遥控激光焊接TruDisk激光系列产品具有很高的应用价值，可以实现遥控焊接和切割。远程激光焊接使生产率达到了新的水平，也被冠以“飞行激光焊接”的美名。实际上，戴姆勒、奥迪和雪铁龙目前的有些车型生产中，已经在应用远程激光焊接技术。现在，圆盘激光器技术的发展已经产生了机器人控制的激光扫描焊接技术，在这一技术中，人们将曲臂式机械手的运动与激光扫描装置的高动态定位结合在一起，大大减少了机械手所需的定位时间，生产率更高。TRUMPF公司还同时开发了不同的二维和三维扫描焊头，应用于被称之为“可编程聚焦光学（PFO）系统”的TruDisk激光系列产品之中。迄今为止，它一直是惟一由机器人导向控制的解决方案，已通过德国汽车工业最严格的质量合格试验，并已用于汽车及零部件的大批量生产（见图5）。&图5 采用TruDisk激光焊机和扫描仪解决方案（PFO）的遥控激光焊接技术已应用于奥迪、奔驰、标致、大众等汽车公司顺便提及的是，对于更广义的“激光加工”，TRUMPF公司的技术和应用同样创新不断，为用户带来了巨大的价值提升。记者：就激光焊接工艺的技术经济性，TRUMPF公司如何建议用户采取更合理的解决方案？魏君泰先生：TRUMPF公司已经向全世界销售了约1000台激光焊机，主要被用于汽车车身的焊接，其中100多台激光焊机安装在中国！凡是使用这些设备的公司如大众汽车公司等，都能够更加经济有效地生产汽车，而且其车体的重量更轻，刚性提高。原来的老式的灯泵浦式激光焊机的壁厚和效率确实较低，构成其运行成本部分的电力费用也相对较高。当然，在采用我们新设计的TruDisk和TruDiode激光焊机以后，用户的生产效率可提高25%～40%！如采用灯泵浦式激光焊机，必须将灯泡作为一种消耗品进行更换，而TruDisk和TruDiode激光焊机中使用的二极管将不再是一个消耗品，而是一个正常的零配件！这意味着其运行成本大幅度降低，而且其初期的投资费用也大幅度降低！新一代的TruDisk激光焊机的价格要比老一代的二极管泵浦式激光焊机系统约低40%左右。对于精度质量要求很高的车身焊接应用，激光焊接仍是至今最经济的焊接加工方式之一。记者：随着人们对汽车安全性、可靠性的要求进一步提升，消费者了解到采用激光焊接的车身与采用电阻焊接的车身的巨大区别，激光焊接会得到更广泛的应用。请谈谈您对未来市场发展的预期。魏君泰先生：激光设备的出现，极大地改变了制造业。今天的激光技术已经是一种被人们所广泛接受并应用的技术，具有高度的系统灵活性和高效性，非常适合于柔性化的大批量生产。激光技术及其应用还在飞速发展进步之中，除了传统的激光焊接工业，现在，圆盘式激光源和扫描系统的先进性又造就了稳定和高效的远程激光焊接工艺。激光焊接技术在加工时间方面具有明显的优势，而且其所需的设备较少，占地面积小，具有较高的生产效率，因此，激光技术已成为现代化生产制造中必不可少的工具。TRUMPF公司的激光焊接解决方案大幅度提高了生产效率，降低了生产成本。我相信，TRUMPF公司的激光焊接设备可以为我们客户的产品进一步提高价值、精度、安全性和生产效率。
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&&& 目前，处理器性能的主要衡量指标是时钟频率。绝大多数的集成电路 （IC） 设计都基于同激光技术在汽车行业的应用_百度文库
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激光技术在汽车行业的应用
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你可能喜欢激光焊接工艺在汽车制造业中的应用
&激光焊接是激光加工的主要工艺之一，它在汽车制造业中的应用主要是车身的焊接及传动部件的焊接。在我国的汽车制造行业中，激光焊接是一项应用的比较早的激光技术，尤其是在一汽大众生产的汽车中，用于车身焊接的尤其多。&如今，随着客户需求的日益增长及同质化竞争的加剧，不少汽车制造商为满足市场和客户的要求，纷纷对车身和制造工艺进行了改造。而在改造中，最佳的选择就是采用激光焊接技术使车身的抗冲性和抗疲劳性得到改善，提高汽车的品质。&激光焊接由于采用的是计算机控制，所以具有很强的灵活性和机动性，可以对形状特殊的挡板、齿轮、仪表板、门板等零部件的焊接，也可以完成车顶、侧围、发动机架及散热器架等部件的装配，如果再加上光纤传输系统和机械手，就可以实现汽车装配生产线的自动化。&金属激光切割机 & &数控激光切割机&
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除了制造，激光在汽车行业有了哪些新应用？
说到激光技术在汽车上的应用，大家或许对激光焊接、激光切割和激光打标等技术耳熟能详。得益于汽车厂家的卖力宣传，即便是普通的消费者可能都知道某个车型的车身激光焊接长度达到了多少米。
的确，激光加工技术作为一项先进制造技术在汽车上应用大大提升了汽车制造水平，提高了生产效率和生产质量。不过，随着技术的发展，激光在汽车上的应用并不局限于这些加工领域。盖世汽车记者通过走访慕尼黑上海光博会主办单位相关人员、整车制造商、一级零部件供应商、汽车电子企业、科技公司等，发现了激光技术在汽车行业的一些创
& & & 说到激光技术在汽车上的应用，大家或许对激光焊接、激光切割和激光打标等技术耳熟能详。得益于汽车厂家的卖力宣传，即便是普通的消费者可能都知道某个车型的车身激光焊接长度达到了多少米。
& & & 的确，激光加工技术作为一项先进制造技术在汽车上应用大大提升了汽车制造水平，提高了生产效率和生产质量。不过，随着技术的发展，激光在汽车上的应用并不局限于这些加工领域。盖世汽车记者通过走访慕尼黑上海光博会主办单位相关人员、整车制造商、一级零部件供应商、汽车电子企业、科技公司等，发现了激光技术在汽车行业的一些创新应用。
激光大灯：更小、更亮、更节能
& & & 汽车大灯作为汽车上的一个重要部件，在提供照明确保行车安全的同时，还起到了装饰和美观作用。如今，随着技术的不断发展，人们还希望它可以更加明亮，同时还要能够更加节能和耐用。因此，在汽车工业发展的一百多年历史中，汽车大灯也经历了一系列的技术革新，从卤素大灯、氙气大灯到今天的LED大灯。然而，当汽车厂商还在大力宣传LED大灯的各种优势之时，激光大灯已“半路杀出”。
图为：奥迪R8 LMX激光大灯
& & &&据了解，最早提出将激光技术用于汽车大灯想法的是宝马公司和美国桑迪亚国家实验室。他们利用蓝色、红色、绿色和黄色光源相结合，创造出了一个媲美普通发光器产生的白色光源，同时也较好地解决了激光二极管激光器所发的白光颜色渲染质量差的问题。2011年，宝马率先将激光大灯应用于i8概念车上，该车量产车型于2014年秋推向市场，成为全球第一款配备激光大灯的量产车型，之后宝马又将其应用到新一代7系车型上。与此同时，在汽车照明领域颇有建树而被车迷戏称为“灯厂”的奥迪公司自然也不甘落后，已经将其矩阵式激光大灯技术也应用于R8 LMX量产车上。
& & & 读者不禁要问：LED大灯已经具备节能、寿命长、体积小、亮度衰减低以及相应速度快等优点，为什么还需要激光大灯呢？事实上，激光光源不同于普通光源，它只是单色光源，光只有一种波长，因此这种特性可以使激光照明亮度更强，光型也能够精确、迅速并且安全地控制。得益于这些特点，激光大灯除了具有LED灯的优势外，其亮度更高，是LED大灯的一千倍，因此照射距离更远，宝马i8车型上的激光大灯有效照射距离可达600米；此外激光大灯总成体积更小，这给汽车设计师留下了更多设计空间；更为重要的是，激光大灯的照明效率更高，因此更节能，在未来依赖电池驱动的电动汽车上的优势将更加明显。
& & &&除了大灯，奥迪等厂家还将激光光源应用到了雾灯上，利用激光光源可控的特性，改进灯光的可视效果，提高行车安全。此外，利用激光二极管发光的特性，通过导光材料，激光在汽车内饰照明方面也有新的应用机会。正如宝马i8的广告词：now with laser headlights（现在是激光大灯时代），激光大灯或将开启汽车照明领域新的里程碑式发展。
激光雷达：推动自动驾驶汽车发展
& & & 如果说汽车照明即将进入一个新时代，那么汽车工业中的另一个伟大时代也将来临，那就是自动驾驶时代。自动驾驶汽车是利用传感器及车联网等技术收集有关车辆及车辆周遭环境的数据，车载电脑通过这些实时数据作为判断依据来控制车辆的加速、刹车及转向系统，从而实现在无人操控的情况下自行驾驶的技术。
图为：谷歌自动驾驶测试车
& & & 在实时数据收集方面，安装在车辆上的传感器起着非常关键的作用，包括摄像头、雷达和超声波传感器等。事实上，这些技术已经在今天的车辆上得到了普遍应用，用于提升行车安全，比如车道保持、紧急刹车系统和倒车辅助等。但是，这些传感器技术各有优缺点，在实现自动驾驶方面任何一种技术都无法满足需求。而另外一种用于探测和测距技术——激光雷达在汽车上的应用，与这些传感器互为补足，加快了自动驾驶汽车的实现。
& & & 激光雷达又称LIDAR（激光探测及测距），是以发射激光光束探测目标的位置、速度及距离等特征的系统。据了解，激光雷达最初用于军事领域，作为目标探测和跟踪系统，被认为是更难被敌军干扰和探测到的装置。有别于摄像头和超声传感器，激光雷达通过读取激光反射数据，可以精确判断出物体的形状和位置，甚至可以探测出车道的标记、坑洼和坡度，这些数据对于汽车实现自动驾驶来说非常重要。此外，由于激光光束射程远，它可以探测更远的物体，使汽车可以“看”得更远。
& & & 在谷歌的自动驾驶汽车上，其定位导航系统便采用了64级激光技术进行物体探测和测距，能够收集超过100万个数据点的信息，提供关键位置信息及导航功能。除了谷歌之外，包括丰田、大众、宝马、奥迪、日产等在内的OEM公司以及大陆、博世及德尔福等一级供应商，都在研发和测试自动驾驶汽车技术，此外，百度公司的无人驾驶汽车也已经上路测试，这些公司自然也都用到了激光雷达技术。
& & & 在可预见的未来，自动驾驶汽车的发展将为激光雷达创造巨大的市场需求。
激光HUD：提高行车安全
& & & 抬头显示器（HUD），也称平视显示器，近年来在汽车上受到了越来越多的关注。这种设备将车辆的行驶信息通过投影的方式投射到前挡风玻璃上，比如车速、发动机转速、导航信息、油量以及一些警告信息等。抬头显示器可以让驾驶员在车辆行驶过程中将目光保持在前方道路上，不必低下头去看这些信息，因此帮助提高了行车安全。
图为：捷豹路虎配备的激光全息技术HUD
& & & 传统上，抬头显示器利用灯泡作为光源直接利用屏幕反射的方式显示数据，其显示效果与光源质量和明亮度有很大关系。如同投影仪一样，抬头显示器的光源也从经历了传统的灯泡逐渐转向LED，直至今天的激光技术。首款激光抬头显示器最早出现在2011年拉斯维加斯消费电子展上，奥迪与先锋公司各自展出了这项技术。
& & & 以先锋公司产品为例，它主要利用RGB激光技术，采用具有较高功率的红、绿、蓝单色激光器为光源，混合成全彩色，当扫描速度高于所成像的临界闪烁频率，就可以满足人眼“视觉残留”的要求，人眼就可清晰观察。与传统抬头显示器相比，激光技术所显示出来的数据会更加清晰，即使在日光较强的室外也还可以看清楚，除此之外，其显示出的数据信息会比传统在主板上的焊接LED显示的数据更加灵活。
& & & 率先将激光抬头显示器应用于量产车上的是捷豹公司，在其全新一代XE车型上首度搭载了激光抬头显示器。捷豹公司表示，这款抬头显示器是业界首次使用激光投影技术。与传统设备相比，激光投影至挡风玻璃上可以减少外界光影的干扰，显示的画面更加清晰，对比度更高。此外，除了同样可以提供有关车速、导航和地图等信息外，激光抬头显示器的体积比传统设备更小，重量也减轻了1/3。
& & & 据美国市场研究公司MarketsandMarkets预测，2020年全球抬头显示器市场需求将达90.2亿美元，年平均复合增长率达26.23%。激光抬头显示器得益于其独特的优势也将不断提高其市场渗透率。
激光大灯、激光雷达和激光HUD，这些技术已经在量产车型上得到了应用。但是，激光技术在汽车上的应用还不仅限于此，比如已经有研究机构和汽车制造商开始尝试将激光器用于发动机点火系统的火花塞上来提高燃烧效率；还有汽车制造商利用激光进行手势的探测和测距（原理等同于前文的激光雷达），用于手势控制系统，进行系统的操控。
& & &&展望未来，随着技术的不断发展和新需求的出现，激光将发挥更多潜能，满足汽车对安全、环保和智能化的需求。
三克激光 (编辑：admin)
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