跟着低空经济的环球性振兴，无人机、eVTOL（电动笔直起降航行器）及卫星通讯设备的轻量化需求激增。碳纤维复合资料（Carbon Fiber Reinforced Polymer, CFRP）依靠其比强度高、耐侵蚀性强等特色，成为低空航行器组织件的理念资料。然而，CFRP的异质性（纤维与树脂连接）和各向异性导致古代刻板加工易激发分层、毛刺等题目，首要限制分娩成果与产物牢靠性。激光加工本领因其非接触、高精度特色，逐步成为CFRP高效成形的中枢工艺。

　　激光加工碳纤维复合资料的本色是光-热-化学耦合效用流程。激光束通过热解（Pyrolysis）或烧蚀（Ablation）机制去除资料，其成效受激光波长、脉冲宽度、能量密度及资料导热性协同影响。目前加工碳纤维的主流激光本领可分为相连波激光加工、超短脉冲激光加工、复合辅助激光工艺三类。

　　采用高功率相连激光（如CO2激光：10.6 μm，光纤激光：1.06 μm）达成速捷切割，通过热累积效应汽化树脂基体并断裂碳纤维。

　　比拟古代的刻板加工手腕，相连波激光加工碳纤维复合资料时，切割精度高，瘦语宽度窄，大凡正在0.1-0.3 mm驾驭；切割面平滑，无显明毛刺和瑕疵；热影响区相对较小，大凡热影响区宽度正在0.5-2 mm驾驭，对资料的热毁伤较小；可能达成杂乱图形和弧线的切割，切割质地高。但因为赓续的热效用，容易正在加工区域界限造成较大的热影响区，也许导致资料的本能产生转化，如碳纤维的强度消重、树脂基体的本能劣化等。

　　2024年6月，欧洲斟酌职员已告捷行使CO2激光本领焊接了长达8 m的碳纤维机身个别，这一打破预示着超轻型客机的筑设将成为也许。

　　超速激光加器械有超速、超强、超周到的怪异上风，其操纵物理/化学效应，效用机制区别于古代激光加工，希望成为CFRP低毁伤高质地加工要领。

　　飞秒（fs）、皮秒（ps）激光通过非线性汲取发生冷烧蚀效应，可正在险些无热扩散（脉宽1 ps）前提下达成原子级资料去除。但开发本钱激昂（单台超速激光体系价值超50万美元），目前众用于航空航天周到零件筑设。

　　当行使皮秒、飞秒等超速激光加工CFRP时，其“冷”加工成效可轻松将热影响区宽度下降到百微米乃至十微米以下。目前超速激光加工CFRP仍面对以下三大离间：

　　目前，极具代外性的华工激光碳纤维超速激光切割智能设备，特意针折半迭屏手机减重计划需求而打制，可达成高精度碳纤维背板工艺槽切割，为行业运用批量化分娩提质增效。

　　复合辅助激光工艺则是为清晰决激光加工CFRP热毁伤首要、加工成果较低等题目而提出的一种新型加工手腕。这种手腕连接了激光无接触、无应力聚积、生动性强的特质，并通过水射流、刻板加工等辅助要领减小资料加工的热致毁伤，进步加工精度。此中，水导激光加工和激光与刻板复合加工是两种常用的复合辅助激光工艺手腕。

　　水导激光加工：操纵高压水射流（20-50 MPa）启发激光并冷却切缝，该方法也许处理激光加工中飞溅物堆集、热毁伤首要等题目，为CFRP高质高效加工供给了也许。正在邦际商场上，水导激光联系企业有瑞士Synova公司、瑞士AVonisys公司等，瑞士Synova公司是处于本领领先职位的垄断企业；邦内水导激光要紧研发企业和机构有沉阳主动化所、哈工大、哈焊斟酌院、长春理工、西安晟光硅研、上海冷辰科技、渥特镭铯、中科煜宸、英谷激光等。

　　激光与刻板复合加工：是正在激光钻孔的根柢上，预留肯定精加工余量用于刻板扩孔的复合工艺，要紧运用于厚度较大的CFRP构件加工，有用避免了刻板加工应力聚积导致的资料易分层和激光加工热影响区残留、锥度较大等题目，进步激光加工成果的同时耽误了刀具寿命。然而刀具磨损题目无法全部避免，且激光与刻板复合加工手腕目前要紧用于毫米级的孔加工，打破加工尺寸控制仍有待长远斟酌。

　　其他激克复合加工手腕：超声振动辅助激光加工、电场辅助激光加工、磁场辅助激光加工等激克复合加工手腕也已被运用正在玻璃、金属、碳化硅复合资料中，但目前针对CFRP的斟酌较少，激光与CFRP非均质资料互相效用的斟酌有待进一步发展。

　　碳纤维复合资料（CFRP）依靠其高强度、轻量化、耐侵蚀等特色，已成为高端筑设业的“明星资料”。跟着低空经济、新能源、航空航天等范畴的速捷起色，碳纤维激光加工本领已分泌到众个闭节行业，以下是其典范运用范畴：

　　航空航天范畴：用于加工飞机的机翼、机身等组织件中的碳纤维复合资料，如切割出杂乱式样的碳纤维部件、正在机翼组织前进行高精度钻孔以安设毗邻件等，也许减轻飞机重量，进步燃油成果和航行本能。德邦通速集团的TruLaser Cell 7040激光体系可切割碳纤维零件。

　　汽车工业：可对汽车的碳纤维车身部件、引擎盖、传动轴等举行加工，有助于达成汽车的轻量化，擢升汽车的加快本能、操控本能和燃油经济性，同时保障汽车的安详本能。巨室粤铭激光供给的碳纤维汽车防撞梁总成激光切割机，采用了最优秀的激光切割本领，确保了产物的高质地和精度。通过周到的激光加工，每个防撞梁总成都也许精准地切合计划恳求，保证了产物的安定性和牢靠性。

　　高端设备与工业筑设：可对风力发电叶片、机械人刻板臂等高端筑设范畴举行加工。瑞士ABB的YuMi机械人采用皮秒激光加工谐波减速器支架，外面粗陋度Ra1.6 μm，寿命耽误40%。

　　消费电子：用于加工碳纤维复合资料的电子开发外壳，如条记本电脑外壳、手机外壳等，操纵激光加工可能达成超薄、超轻的计划，同时进步外壳的强度和散热本能，擢升电子开发的品德和角逐力。2024年，德龙激光推出了针折半迭屏的碳纤维切割开发，搭配自决研发的高功率激光器，行使高能量激光对碳纤维举行高效切割。

　　体育用人格业：正在自行车、球拍、滑雪板等体育用品的碳纤维部件加工中运用平凡。Scott 采用德邦通速集团的TruPrint 3000开发加工碳纤维资料的车把，突破了式样和功用的范畴。

　　医疗与生物工程：可对医疗开发外壳、骨科植入物与假肢、手术机械人部件等举行加工。如采用紫外激光细密切割碳纤维假肢的仿生组织。

　　跟着低空经济、人工智能等新兴工业的发作，碳纤维复合资料的运用场景将赓续扩展。然而，碳纤维复合资料的非均质性激光加工、各向异性和层合组织的特色依然给加工流程带来离间。为了进一步擢升碳纤维复合资料的加工质地和成果，须要更长远地搜求与斟酌超速激光加工和激克复合加工等新手腕新工艺。自信正在不久的畴昔，激光加工本领这位“精雕师”将正在碳纤维资料加工范畴缔造更众的古迹。

　　[2] 李欣,宋绮梦,et al.激光加工碳纤维加强复合资料及其正在航空航天范畴运用.《中邦激光》. (2024)