Scanlab是一家高端掃描頭制造商，其姊妹公司Blackbird Robotersysteme和Holo／Or正在為工業(yè)激光應(yīng)用開發(fā)新的系統(tǒng)概念，如雙極板的激光焊接和增材制造。新穎的掃描設(shè)置集成了量身定制的光束整形器，顯示了將氫燃料電池的雙極板焊接的生產(chǎn)力提高近一倍的潛力。

長期以來，燃料電池技術(shù)被認為是一個小眾市場。由于能源生產(chǎn)的過渡階段和對替代驅(qū)動力的尋求，市場需求可能會明顯增長。為了更有效地進行大規(guī)模生產(chǎn)，需要提高用于建造燃料電池堆的金屬雙極板的焊接產(chǎn)量。

高焊接速度需要快速掃描系統(tǒng)和高功率激光器，這兩者都可以達成。然而，焊接過程本身決定了可達到的最大速度。當超過一定的速度限制時，會出現(xiàn)焊縫故障，如駝峰效應(yīng)和下切。

圖片來源：Scanlab

Blackbird Robotersysteme公司建立了一個測試平臺，整合了Scanlab公司的二維掃描頭intelliSCAN和Holo／OR公司最新開發(fā)的Flexishaper，一個全范圍可調(diào)的光束整形器。必要的光束形狀是在焊接過程模擬的基礎(chǔ)上確定的。所使用的光束整形器的布局是組合式光學(xué)設(shè)計的結(jié)果，整合了衍射光學(xué)元件和掃描系統(tǒng)。加工測試表明，該平臺將無故障焊接的速度極限從45米／分鐘提高到70米／分鐘。

采用DOE的加工經(jīng)驗

雙極板的薄板焊接與激光粉末床熔接工藝有類似的要求。兩者都要求掃描區(qū)域尺寸達到500 x 500 mm2，典型的加工速度約為1m／s及以下。同樣在金屬3D打印中，加工速度不受掃描儀速度或可用激光功率的限制，但主要是工藝本身限制了產(chǎn)量。

Scanlab的CEO Georg Hofner說：“我們的聯(lián)合公司控股創(chuàng)造了信任，而這種信任是探索創(chuàng)新解決方案的緊密合作所必需的。只有在這樣的設(shè)置中，才能公開分析即將到來的市場需求，并將結(jié)果轉(zhuǎn)移到光學(xué)設(shè)計中?！?/p>

Blackbird Robotersysteme的首席執(zhí)行官Karl Christian Messer說：“我們的姐妹公司為我們提供了一個建筑套件，我們可以根據(jù)我們的具體經(jīng)驗和應(yīng)用知識將其轉(zhuǎn)化為市場和客戶的實際利益?！?/p>

Holo／Or公司總裁Israel Grossinger說：“這正是一種合作，通過將我們獨特的光束塑形技術(shù)與我們姐妹公司的市場深度理解相結(jié)合，創(chuàng)造出高價值的產(chǎn)品?！?/p>

下一步將是在更大規(guī)模的設(shè)置中測試激光焊接概念，并同時追求不同的應(yīng)用。由于fiberSYS同時滿足LPBF和激光焊接工藝的要求，將DOE整合到這個掃描系統(tǒng)中，特別適合于多頭激光機，這也被列入了發(fā)展藍圖。