随着低空经济的全球性崛起，无人机、eVTOL（电动垂直起降飞行器）及卫星通信装备对轻量化的需求日益增加。碳纤维复合材料（CFRP）凭借其卓越的比强度和耐腐蚀性成为低空飞行器结构件的理想选择。然而，由于CFRP的独特性质——异质性和各向异性，传统机械加工方法往往难以满足需求，而激光加工技术以其非接触、高精度的优势逐渐崭露头角。
激光加工碳纤维的三大主流技术
首先介绍的是连续波激光加工技术。该技术采用高功率连续激光实现快速切割，通过热累积效应汽化树脂基体并断裂碳纤维。尽管切割面光滑且切口宽度窄，但持续的热作用可能影响材料性能。欧洲研究人员于2024年成功使用CO2激光焊接长达8米的碳纤维机身部分，为超轻型客机制造铺平了道路。
其次，超短脉冲激光加工技术利用飞秒或皮秒激光的冷烧蚀效应，在几乎无热扩散条件下实现原子级材料去除，特别适合航空航天领域的精密零件制造。华工激光推出的碳纤维超快激光切割智能装备就是其中的佼佼者，能够高效处理折叠屏手机减重设计需求。
最后，复合辅助激光工艺结合激光与水射流或机械加工等辅助手段，旨在减少热损伤并提高加工效率。例如，水导激光加工利用高压水射流引导激光同时冷却切缝，有效解决了激光加工中常见的飞溅物堆积问题。瑞士Synova公司在这方面处于领先地位，而国内也有多个研究机构致力于此领域的发展。
应用前景广阔
激光加工碳纤维复合材料的技术不仅在航空航天、汽车工业等高端制造业中展现出巨大潜力，还广泛应用于消费电子、体育用品、医疗与生物工程等领域。从飞机机翼到智能手机外壳，再到滑雪板和手术机器人部件，激光加工技术正不断拓展其应用场景，推动着这些行业向前发展。
展望未来，随着新兴产业发展带来的新机遇，激光加工技术将持续进化，进一步提升碳纤维复合材料的加工质量和效率，创造更多可能。
