所謂汽車的輕量化，就是在確保汽車強度和安全性等前提下，盡可能降低整車重量，以提高汽車的動力性、減少燃料消耗、增加續航能力、降低排氣污染。毋庸置疑，汽車制造是一個龐大且復雜的系統工程，近幾年來汽車輕量化課題已愈發成為行業關注的焦點，基本上，如何選擇最佳的制造工藝和技術成為核心考量。
然而，在這些或那些的紛繁技術中，激光——因其無可比擬的非接觸式加工特性以及靈活、精度高等優勢，為汽車白車身、汽車電子、汽車材料等加工領域注入了源源不斷的動力；它能提供的其它裨益還包括降低成本，增加汽車生產的靈活性以及提升效率等等。同時，激光加工結合智能化、數字化以及工業機器人等先進技術，更是為汽車制造業的持續發展帶來革命性的突破。
4月26-27日，通快（TRUMPF）在其位于太倉的中國工廠隆重舉行了為期兩天的“通快汽車技術開放日”活動，圍繞“汽車輕量化制造”以及“汽車強勁動力之源”的熱點話題將更新、更成熟的汽車加工技術展現給迫切尋求創新汽車解決方案的業界同仁，試圖開辟一條激光制造汽車的智能之路。
本次開放日現場設立了包括激光器展示區、激光打標/3D打印展示區、柔性連接實驗室、汽車模型展示區、合作伙伴展示區、技術演講區等在內的18個展示及功能區。同時，通快旗下大批奪人眼球的亮點產品和技術也在現場進行了演示。其中包括：I-PFO智能振鏡；TruDisk碟片激光器；二維、三維汽車零部件柔性化激光系統TruLaserCell7040；多功能五軸激光三維系統TruLaserCell3000；3D打印系統TruPrint1000；激光打標系統TruMark3330；超高柔性鈑金加工設備TruPunch2000以及全自動折彎系列TruBendCell5000等。
一組照片重溫活動現場盛況
通快的一眾戰略伙伴也傾巢出動，紛紛攜其最新的專為汽車行業打造的激光解決方案聯合參展，其中包括庫卡工業、阿比泰克、寶鋼型鋼、發那科、新松機器人、瑞松智能、舒勒、普雷茨特、松興電氣、君屹、楚天、安飛陸等在內的12家上下游合作企業，共同將激光技術在汽車產業鏈上的應用展示得更為淋漓盡致。
下一代汽車智造的激光解決方案
首日的演講圍繞“汽車輕量化制造”的各個層面展開。通快（中國）激光技術部總經理ThomasHarrer先生率先登場為大家帶來了一系列旨在實現汽車革新制造的激光解決方案。他通過精彩的實例講解讓我們了解到包括激光切割、激光焊接、激光打標等在內的激光工藝是如何對門類廣泛的車用材料實現最靈活的定制加工。例如，應用于奔馳S級與E級車門的鋁材激光遠程焊接；寶馬7SERIES車門采用的鋁填絲激光焊接；汽車插接結構的激光遠程焊接等等。
他同時還分享了德國電動郵政車輛的底盤設計，其中涉及電池包的輕量化設計——無法蘭邊設計的優勢是更輕的重量，更少的生產工序以及更靈活的生產過程。而針對電動汽車的電池及電機的制造，激光依然是一種成熟的工具。“例如，新型的綠光焊接技術優勢眾多：焊接結果不受表面特性影響；更好的光束質量；銅等高反金屬材料的加工效果更穩定；飛濺更少；無需對焊接表面進行特殊預處理；不需焊接保護氣。”
那么，在工業4.0時代，通快為汽車行業帶來了哪些智能激光解決方案呢？來自通快（中國）激光技術部行業與產品總監紀江華先生為我們做了解答。“首先，通快的智能激光解決方案旨在實現從激光器到加工結果的智能監控。作為為工業4.0時代而開發的新一代智能激光器，TruDisk碟片激光內置的20多個傳感器能監控激光器內的重要參數，在精準時間協議下實現數據同步，高質量數據可用于狀態監控和預防性維護。在汽車零部件加工方面，無論是激光切割、激光焊接、激光復合焊還是三光斑激光釬焊，TruDisk系列都能游刃有余，提供全方位的解決方案。”
其次，紀江華還介紹了通快開發的一款智能振鏡I-PFO。這款智能飛行焊接系統的亮點是將激光器、PFO和機器人三者合而為一。IPFO基于機器人和工件的位置，實時計算出需要焊接的位置，并通知激光器發射激光，KUKA機器人示教器維修，實施焊接。如果將新I-PFO掃描振鏡與機器人結合起來，便能在短短數秒內完成對更大工件的飛行焊接，可謂真正的“智慧升級”。德國奔馳便采用了這一系列的激光頭實現了所有材料和方式的焊接。
I-PFO智能振鏡：“智慧升級”實現銅和鋁的遠程飛行焊接
另外，角接焊縫是汽車輕量化的另一種連接形式。“相比電阻電焊，激光焊接所需的法蘭邊寬度小很多，從而實現減重；而角接焊縫可進一步減小法蘭邊寬度。但是，角接焊縫對激光束與工件的相對定位精度要求非常高，而工件的精度顯然無法達到要求。在此情況下，便需要使用焊縫追蹤傳感器。”他補充道。
當談及新型輕量化材料的激光加工時，通快（中國）的三維切割技術經理費益先生以汽車行業使用的碳纖維復合物作為案例予以說明。“碳纖維復合物在汽車產業的使用驅動力在于其輕量化和排量最小化，同時更大的設計自由度提高了產品多樣性，并減少后處理和接合連接。因此，碳纖維復合物創造價值必須以滿足汽車批量生產的需求為前提。”
據他介紹，激光在碳纖維復合物上的應用包括碳化及石墨化（PAN）；纖維切斷；干半成品選擇性斷裂；淬火部分的修邊、消熔、鉆孔和清洗；成型部分的嫁接、消融和鉆孔以及成品的結合連接等等。
通快（中國）高級應用工程師陳新亞則以“三光斑光束的激光釬焊技術”為題做了分享。據了解，基于其良好的搭橋能力、緊密連接性、焊縫美觀、加工速度高以及熱輸入低等優勢，激光釬焊在汽車行業得到了廣泛的應用，如車尾行李箱蓋、落水槽以及車頂等元素的加工。
新信息技術攻克工業4.0的生產挑戰
據通快（中國）激光培訓中心經理朱立汀先生表示，工業4.0是生產技術中的普遍挑戰，從物聯網（IoT)延伸到服務網（IoS)。而通快的目標便是通過數字化來完成橫向及縱向的優化，最終實現100%有效性——即消除無計劃停機；以及100%利用率——即杜絕生產流程中的時間及物料的浪費。在此背景下，TruConnect通快狀態數據監控服務應運而生。
TruControl的突出優勢包括實時的激光功率和能量監測、強大的用戶診斷功能以及郵件發送和數據統計。而汽車也成為該技術狀態服務的第一個試點行業。
“工業4.0是未來工業生產中成功的決定要素，激光是萬能的工具并將得益于這一發展。首先，工業加工中的數字化可解決工業生產中各類的挑戰：目標為100%可行+100%可利用。其次，數字化是在各個層面上的：從物聯網到服務網；從智能機器到智能工廠管理繼而延伸到業務聯網及模塊。另外，工業4.0是生產過程中及生產之間的數字連接。因此連接性、智能功能和智能產品是關鍵。大數據及云計算將提供新的服務，催生新業務模塊。近幾年，TRUMPF一直關注工業生產中的數字化，在工業4.0發展浪潮中處于領先地位。”朱立汀總結道。
熱成型零件制造中的激光應用新進展