提起激光，我們都不陌生，它是二十世紀(jì)繼核能、半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)后又一重大發(fā)明，憑借其良好的亮度高、單色性、方向性及相干性等特質(zhì)，激光被廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造、生物醫(yī)療、文化娛樂等領(lǐng)域，被譽(yù)為“最準(zhǔn)的尺”、“最亮的光”、“最快的刀”。

在工業(yè)制造領(lǐng)域，激光技術(shù)是重要的支撐技術(shù)之一。以下是激光的四個(gè)主要應(yīng)用場景，一起來看看它們?nèi)绾伪Ｕ闲袠I(yè)不斷進(jìn)步吧。

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一些制造商使用激光來提升工業(yè)焊接的速度和整體效果，使得生產(chǎn)線的生產(chǎn)力和效率能夠變高。

其中一項(xiàng)應(yīng)用涉及燃料電池電動(dòng)汽車 (FCEV) 的制造。制造商在制造這些組件的雙極板時(shí)使用焊接，但每次焊接可能需要四秒鐘才能完成，而一些 FCEV 有數(shù)百個(gè)焊縫，每輛車就可能需要13分鐘才能完成焊接，此時(shí)，雙極板焊接就成了生產(chǎn)瓶頸。

提高激光整體速度的一種方法是設(shè)置多個(gè)生產(chǎn)點(diǎn)位，每個(gè)點(diǎn)位處理特定的切割模具，然而，這種方法需要更多的點(diǎn)位和相關(guān)資源。

最近光學(xué)相控陣技術(shù)的改進(jìn)允許將許多單模激光束組合成一個(gè)，這樣不用機(jī)械操作就能夠?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)改變激光器的形狀，這是另一種方法，研究表明，這一進(jìn)展可以實(shí)現(xiàn)更快的激光進(jìn)給和更少的缺陷。

在制造業(yè)中使用激光焊接進(jìn)行生產(chǎn)是一種相對較新的選擇。以前，人們主要將激光應(yīng)用于高價(jià)值零部件或者工具的維修，然而，激光焊接可以省去磨削和精加工等后處理步驟，當(dāng)制造商想要提高生產(chǎn)效率時(shí)，這種方法值得嘗試。

雕 刻 和 標(biāo) 記

激光在制造業(yè)中經(jīng)常被用于在產(chǎn)品上打上固定標(biāo)記。除了可以添加詳細(xì)可見的信息，一些監(jiān)管機(jī)構(gòu)為了實(shí)現(xiàn)可追溯性，也會(huì)要求企業(yè)這樣做。

比如美國食品和藥物管理局 (FDA) 要求許多醫(yī)療產(chǎn)品具有唯一設(shè)備標(biāo)識符 (UDI)。這些標(biāo)識符包含了諸如產(chǎn)品的制造商、序列號以及與批次或批號關(guān)聯(lián)的數(shù)字之類的詳細(xì)信息。激光打標(biāo)非常適合添加 UDI，因?yàn)樗惶珪?huì)因時(shí)間流逝、大量使用或接觸清潔產(chǎn)品而明顯磨損。航空航天業(yè)的公司也使用激光在防火材料上打上識別標(biāo)記。

制造中所需的標(biāo)記類型會(huì)影響整體生產(chǎn)時(shí)間。例如，添加一些耐拋丸處理的東西就會(huì)將時(shí)間延長至兩到三倍，不過制造商可以通過使用功率更大的激光器來降低這種影響，一些制造商也在使用機(jī)器人處理一些激光打標(biāo)的工作。

有些公司還使用激光將徽標(biāo)雕刻到材料上來為了強(qiáng)化品牌或者有其他目的。激光也能幫助時(shí)裝公司為牛仔布等織物添加特定的風(fēng)格元素。相關(guān)行業(yè)從業(yè)者表示，這樣做可以顯著減少制造過程中的水資源浪費(fèi)和有毒化學(xué)物質(zhì)。

質(zhì) 量 控 制

激光還經(jīng)常被用于增強(qiáng)對多種產(chǎn)品的質(zhì)量控制，有時(shí)也被用于驗(yàn)證公差較為嚴(yán)格的項(xiàng)目的測量。

比如，英國鋼鐵公司（British Steel）使用帶有八個(gè)獨(dú)立激光器的測量系統(tǒng)。它可以為每根軋制棒材提供數(shù)百萬個(gè)尺寸讀數(shù)——更具體地說，針對每個(gè)棒材，該系統(tǒng)每10毫米測量一次，測量結(jié)果精確到多個(gè)小數(shù)位，這有助于在公司內(nèi)部更好地進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)督和問題檢測。系統(tǒng)安裝后，公司領(lǐng)導(dǎo)在工廠對其進(jìn)行了校準(zhǔn)，以使其提供盡可能準(zhǔn)確的結(jié)果。

再比如，一家日本零食公司投資了激光分選系統(tǒng)，是因?yàn)樵趪L試手動(dòng)檢查杏仁和腰果是否符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)遇到了瓶頸。企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者面臨著許多挑戰(zhàn)，例如勞動(dòng)力老齡化以及許多人不喜歡單調(diào)的工作這一事實(shí)。

激光輔助技術(shù)可以去除98% 以上的異物，例如塑料，它還可以檢測其他不需要的東西，例如外殼，激光分選系統(tǒng)的工作速度也比人類快。

另一個(gè)好處是機(jī)器采用了三路分揀系統(tǒng)。它將產(chǎn)品分為可以出售的或無法出售的，以及可以用于加工的，除了能保持較高的質(zhì)量外，這種方法還減少了食物浪費(fèi)。

3D 打 印

3D打印大幅地改變了制造業(yè)的可能性。并非所有3D打印機(jī)都使用激光，但它們通常是該過程的重要組成部分。比如立體光刻——它用紫外線激光固化光敏樹脂，使成品反映出數(shù)字化的3D模型，還有激光粉末床融合技術(shù)——它依靠光束作為熱源，有選擇地熔化材料粉末，使其在冷卻后形成零件。

目前，在微焊接、精密測量、生物醫(yī)療診斷、芯片制造多個(gè)領(lǐng)域?qū)す饧夹g(shù)的需求在不斷攀升，激光技術(shù)進(jìn)入高速發(fā)展的新進(jìn)程。

激光技術(shù)還能為各行各業(yè)帶來哪些新驚喜？我們拭目以待！

編輯：黃飛