除了傳統(tǒng)的沖裁和機械切割技術(shù)，飛行光路激光切割系統(tǒng)又為工業(yè)切割提供了新的選擇。 對紡織物、聚合物薄膜或其他一些復(fù)合材料的切割，越來越需要更具柔性、成本效率更高的加工技術(shù)。從當今的市場趨勢中不難發(fā)現(xiàn)，機械模切正逐步被激光切割所代替，也就是所謂的數(shù)控模切。 與傳統(tǒng)的模切系統(tǒng)相比，激光切割技術(shù)具有很多優(yōu)點，主要原因是激光切割不需要模具。由此避免了購買各種模具的成本，或制造模具產(chǎn)生的延期。另外，機械模切系統(tǒng)還存在許多自身的局限性，這源于其通過切割工具與材料之間的物理接觸進行加工的特性。不需模具的激光切割系統(tǒng)還能靈活加工薄片型的材料，這也是它的另一大優(yōu)點。以上可以解釋為何激光切割系統(tǒng)能帶來更高的生產(chǎn)效率。 與激光切割的金屬材料相比，織物的熔點更低，因此對激光束的強度要求不高，只要功率在幾百瓦的連續(xù)波激光器都能用。然而，目前的開發(fā)主要集中在如何提高切割速度以降低循環(huán)時間上。 除了要減少循環(huán)時間外，激光切割在改善生產(chǎn)效率及其加工技術(shù)本身還是存在很多優(yōu)點的。因為激光切割是一種熱分離過程，加快切割的速度可以減少切口附近積累的熱量。 典型的激光切割機是一種能令激光束、材料板件（或兩者），同時在XY軸坐標上移動的龍門加工系統(tǒng)。由于這種結(jié)構(gòu)，作用在物體上的激光焦點在加工小輪廓、弧形或幾何圖形時，必須降低加工速度或光束路徑的精度。 一些生產(chǎn)商采用了克服這種局限性的一些方法，例如他們將重軸驅(qū)動器與剛性的機器結(jié)構(gòu)結(jié)合，將輕質(zhì)機器結(jié)構(gòu)和纖維增強材料部件或多層切割技術(shù)（2-30層的織物同時切割）相結(jié)合。 德國弗勞恩霍夫材料和光束技術(shù)研究所的科學(xué)家指出了上面解決方案的局限性，并進行了相關(guān)的研究，以證實用于激光打標的振鏡技術(shù)是否也能被用于激光切割織物。 新的解決方案：遠程技術(shù) 為解決機械動態(tài)性受限的問題，需要采用高動態(tài)的光束偏轉(zhuǎn)，由電機驅(qū)動的可移動的反射鏡可以對光束進行定位。由于這些反射鏡重量輕，可通過光學(xué)掃描振鏡進行操作，即使在高切割速度的情況下，光束的移動定位也能保持精準。最高能實現(xiàn)10g的加速度。這樣的動態(tài)性能僅在無切割氣體的情況下可以實現(xiàn)，在切口上的殘余材料需要被完全氣化掉。 遠程加工特別采用帶連續(xù)波輻照的激光器，其激光功率可達到數(shù)千瓦。工作行程最大能達到2米，加工區(qū)域能達到1米×1米。更高的激光功率與更長焦距相結(jié)合，提供了更高的光束質(zhì)量，因此在織物加工中能實現(xiàn)每秒切割數(shù)米的切割速度。 高效生產(chǎn)安全氣囊 如今，越來越多的汽車都安裝了各種各樣的安全氣囊，以保證乘客的安全。這些五花八門的安全氣囊需要用到高度靈活及高效的系統(tǒng)工程。安全氣囊部件的切割多半是在需要輔助氣體的激光切割下完成的。由于是熱切割，所以加工通過織物邊緣融化實現(xiàn)，沒有磨損。 近幾年來，由于多層切割系統(tǒng)的發(fā)展，激光織物切割的生產(chǎn)效率得到了極大地提高，能同時切割最多30層。然而，這項技術(shù)非常復(fù)雜，因為分離出單獨的層是絕對必需的，尤其是該層可能已經(jīng)被夾層分開過。因此，每一層的切割質(zhì)量是不同的，根據(jù)質(zhì)量要求，需要適當減少層的數(shù)量。 由于多層切割存在一些缺陷，科學(xué)家們開始尋找新的制造解決方案，如遠程激光切割技術(shù)。 常見的遠程系統(tǒng)由掃描光學(xué)元件組成，將其安裝在被加工材料上方。通過掃描鏡片來控制光點的運動。操作距離、加工范圍、焦距間的關(guān)聯(lián)比較復(fù)雜，而且能加工到的材料范圍也會影響最終結(jié)果。 現(xiàn)有一項由德國Held Systems公司研發(fā)的技術(shù)——連續(xù)移動掃描光學(xué)元件下方的織物，并來回擺動掃描光學(xué)振鏡，以覆蓋到整個的織物范圍。這項技術(shù)使得即使在只有一個掃描頭和一臺激光器的情況下加工寬度很大的織物也能成為可能。圖1描繪了該設(shè)備的概念圖，該技術(shù)已由德國弗勞恩霍夫材料和光束技術(shù)研究所開始工業(yè)化。現(xiàn)在，新一代的安全氣囊激光切割系統(tǒng)誕生了，它的體積小，具有靈活性而且生產(chǎn)效率高。 圖1、一種新系統(tǒng)可使織物在光學(xué)掃描儀下方連續(xù)不斷地移動， 通過來回擺動光學(xué)掃描鏡片，實現(xiàn)整個材料寬度區(qū)域內(nèi)的加工。圖2展示了Held CONTILAS 2500 2Sc系統(tǒng)，它包含以下各種部件：帶換輥裝置的松緊單元，用于連續(xù)傳輸織物的材料進給裝置，通過切割區(qū)域的織物傳輸帶，一個封閉的帶有排氣系統(tǒng)的安全加工區(qū)域，一個或以上2kW二氧化碳板條激光器，一個或以上工作區(qū)域達到1平方米的高功率光學(xué)掃描頭。 圖2、CONTILAS 2500 2Sc代表了全新一代的安全氣囊激光切割系統(tǒng)， 它具備高度緊湊的外形，具有靈活性，生產(chǎn)效率高。通過使用這種機器進行單層切割，可以不用在織物層之間添加其他單獨的材料（錫箔，紙），也減少了人員分離這些材料的時間。即使是單層激光切割，若采用兩個掃描頭系統(tǒng)，其輸出功率相對單個掃描頭能提升10%-100%，具體取決于切割的輪廓和長度。與多層切割系統(tǒng)相比，機器的占地減少到1/3，嵌套達到7米長。該機器比多層加工系統(tǒng)更牢固，它配備了交換桌和排氣系統(tǒng)。 切割安全氣囊 Held CONTILAS 2500 2Sc機器的概念是具有優(yōu)異的可擴展性和模塊化。此外，它可以切割一次成型的單片織網(wǎng)材料（OPW）。這種氣囊的生產(chǎn)是一種多層加工技術(shù)，能同時縫制多層織物材料，這也呈現(xiàn)了未來氣囊技術(shù)的發(fā)展趨勢。 對單片織網(wǎng)切割機來說，重要的挑戰(zhàn)就是需要能自動修復(fù)面料的不平整，比如收縮或變形。物體上的參照點需要通過拍攝系統(tǒng)獲取，然后操作軟件對監(jiān)測到的位置進行分析，針對實際的物體屬性重新計算光束的運行軌跡。 優(yōu)化離線工藝的運動計劃工具 將多軸系統(tǒng)與不同的機械、動態(tài)屬性相結(jié)合，需要高智能的運動分割。在此，最高的物料速度是主要的考慮因素。將激光束移動的參考路徑在掃描頭軸向運動和數(shù)控主軸運動之間進行分割，可以在被切割的不同部分之間以最短的時間定位。一款配備CAD/CAM功能的離線軟件系統(tǒng)就是為CONTILAS技術(shù)專門開發(fā)的，可供用戶獨立開發(fā)任何嵌套排樣，及機器的運行路徑程序（見圖3）。通過圖形互動菜單導(dǎo)航，可以將不同的切割輪廓進行分段，其他的技術(shù)參數(shù)，比如切割速度和激光輸出功率也得到定義。這種優(yōu)化的計算程序已經(jīng)被成功運用到其他一些有冗余軸系統(tǒng)的機器中。 圖3、一種具有CAD/CAM功能的離線軟件系統(tǒng)，可供用戶獨立開發(fā)嵌套排樣， 并設(shè)計激光切割的路徑程序。結(jié)論 遠程飛行切割技術(shù)使加工各種輪廓和不同寬度的材料成為可能。通過將不同的動態(tài)和機械參數(shù)與軸系統(tǒng)相結(jié)合，可以進一步改善該技術(shù)，這樣，與傳統(tǒng)的切割技術(shù)（如沖裁或機械切割）相比，激光切割技術(shù)更具優(yōu)勢。這項系統(tǒng)概念可將受到空間限制的高動態(tài)光束反射技術(shù)移植到更廣闊、平坦的應(yīng)用領(lǐng)域，比如：柔性薄膜切割，皮革或紙張的切割，焊接熱交換器板，切割覆蓋面料和填料。