أبعد من المعدن: قطع الليزر بالألياف في مواد المركبات المستخدمة في صناعتي الطيران والسيارات

الوصف الميتا: دفع حدود التصنيع. اكتشف كيف تمكن أشعة الليزر عالية السطوع من قطع المواد المركبة المتقدمة مثل CFRP وGFRP بدون انحراف أو كربون لقطاعي الطيران والسيارات.

مقدمة

تتضخم الحاجة إلى مواد خفيفة الوزن وعالية القوة، خاصة في قطاعي الطيران والسيارات. وتتصدر المواد المركبة المتقدمة مثل البوليمر المقوى بألياف الكربون (CFRP) والبوليمر المقوى بألياف الزجاج (GFRP) هذه الاتجاهات. لكن طرق القطع التقليدية غالبًا ما تفشل، مما يؤدي إلى التشقق، وتآكل الأدوات، والأضرار الحرارية. وهنا تأتي تقنية ليزر الألياف عالية السطوع — الحل الدقيق والنظيف لهذه المواد الصعبة.

تحدي قطع المواد المركبة

يؤدي التصنيع التقليدي (التوجيه، الحفر) إلى تآكل وتقشر الطبقات في المواد المركبة، حيث تنفصل طبقات المادة عن بعضها البعض، مما يضعف البنية. يمكن لتيارات المياه الكاشطة أن تُدخل رطوبة وتتميز بتكاليف تشغيل عالية. أما الليزر القياسي فيُحدث غالبًا منطقة مؤثرة بالحرارة كبيرة جدًا (HAZ)، ما يحرق مصفوفة البوليمر ويترك حافة محروقة وضعيفة. وهذا أمر غير مقبول بالنسبة للمكونات الحرجة مثل ألواح جسم الطائرة أو أجزاء هيكل السيارات.

كيف تحل أشعة الليزر ذات السطوع العالي هذه المشكلة

لقد تغلبت أشعة الليزر الليفية الحديثة على هذه القيود من خلال الدقة والتحكم:

جودة شعاع فائقة الارتفاع (BPP منخفض): تسمح هذه الخاصية بتوجيه طاقة الليزر إلى بقعة صغيرة جدًا، مما يركز دخل الحرارة.

قطع بدون ميلان: مع المعايير المُحسّنة، يمكن لليزر أن يقطع عموديًا خلال المادة، مما ينتج حوافًا قريبة من الزاوية القائمة تمامًا (ΔT≈0)، وهي أمر بالغ الأهمية لتحقيق تركيب دقيق للأجزاء.

إزالة التكربن (التحميص): يمكن ضبط العملية بحيث تتحول مادة البوليمر إلى بخار فورًا قبل أن يتسنى لها الاشتعال، مما يترك حافة نظيفة خالية من الراتنج تحافظ على سلامة الهيكل المركب.

تطبيقات ومنافع في العالم الحقيقي

الفضاء الجوي: قطع مكونات CFRP الخاصة باللوحات الداخلية، والدعامات، وقنوات التهوية بدقة مطلقة، لضمان الامتثال للمعايير الصارمة المتعلقة بالوزن والسلامة.

السيارات: تشكيل لوحات هيكل GFRP وقطع صواني البطاريات للمركبات الكهربائية (EV) دون أي خطر من حدوث دوائر كهربائية قصيرة بسبب غبار الكربون. ويؤدي هذا إلى إزالة الحاجة للتنظيف بعد المعالجة، ما يعزز كفاءة خط الإنتاج ومحصوله.

الاستنتاج: تمكين مستقبل التخفيض الخفيف للوزن

لم يعد القطع بالليزر الليفي مخصصًا فقط للمعادن. فقد أصبح تكنولوجياً تمكينية للثورة في خفّة الوزن بقطاعي صناعة الطيران والسيارات. وبتقديمه طريقة نظيفة وسريعة وأوتوماتيكية لمعالجة المواد المركبة المتقدمة، يتيح للمهندسين التصميم باستخدام هذه المواد بثقة، مما يدفع حدود الأداء والكفاءة.