采用动态光束整形的智能激光焊接技术无需使用填充焊丝 —— 弗劳恩霍夫 IWS 为汽车、航空航天及钢铁行业开辟新路径
（德累斯顿，2025 年 8 月 29 日）采用动态光束整形的激光加工工艺，即便在具有挑战性的材料组合下，也能打造出稳定的接头。近期的应用案例表明，该技术不仅能省去填充材料的使用，还能提升质量、提高能效并优化生产逻辑。弗劳恩霍夫材料与光束技术研究所（IWS）将在 2025 年 “焊接与切割”（Schweißen & Schneiden 2025）展会上展示激光焊接解决方案，这些方案既能拓展设计自由度，又能提升经济潜力。此次展示的核心是智能引导的光束加工工艺，该工艺无需填充焊丝，且可应用于实际生产场景。目前已应用该技术的领域包括电动汽车轻量化结构、航空航天储罐以及重型钢结构中的承重部件制造。当前有多个开发项目依托激光焊接技术。通过对光束进行精确控制，可主动影响熔池行为，从而不再需要填充焊丝。弗劳恩霍夫 IWS 焊接部门负责人阿克塞尔・扬博士（Dr. Axel Jahn）表示：“我们的实践证明，即便是最具挑战性的焊接任务 —— 例如难焊合金材料的连接或厚截面材料的焊接 —— 都能通过该技术稳定高效地完成，同时还能减少能源消耗、材料用量和返工成本。高频扫描技术、灵活的功率调制以及我们的开放式系统控制相结合，所能实现的设计方案和应用前景，是传统电弧焊无法比拟的。”
铝合金电池外壳：无裂纹、少气孔且无需焊丝
在欧盟 “信天翁”（ALBATROSS）项目中，弗劳恩霍夫 IWS 研发出一种创新的激光制造电动汽车电池外壳技术，并成功完成了全尺寸部件的演示验证。这种轻量化设计将铝挤压型材与压铸铝部件相结合，外壳壁厚度最高可达 5 毫米。传统工艺在处理这种材料组合时会面临物理极限：压铸铝容易产生气孔，而 6000 系铝挤压型材则易出现热裂纹。扬博士解释道：“我们的解决方案采用激光束定向振荡技术，这种技术能使熔池产生流动，减少气孔产生，进而形成冶金性能稳定的焊缝。这一技术让我们无需使用通常必需的填充材料，就能制造出高质量的铝合金焊缝。”该电池外壳已集成到实际车型中并完成测试。在弗劳恩霍夫主导的 “未来汽车生产”（FutureCarProduction）项目中，这项技术目前正进一步拓展应用于再生铝材料焊接和压铸 - 压铸部件连接，同时还在开展相关的可持续性评估。
3D 储罐底部：适用于严苛工况的无裂纹焊缝
针对航空航天应用，弗劳恩霍夫 IWS 研发了一种激光焊接工艺，用于制造由高强度 2000 系铝合金制成的封闭式储罐结构。由于这类铝合金易产生热裂纹，传统焊接工艺通常需要使用填充焊丝来调整合金成分。与之不同的是，这种新型激光焊接工艺无需填充材料，即便在三维轮廓表面也能实现低热量输入的稳定焊接。扬博士指出：“该工艺非常适合用于旋转对称容器的封口焊接，目前也在研究将其应用于管道焊接领域。它能形成密封性好、机械强度高的接头，同时部件变形量极小，焊缝强度高。该工艺是在德国联邦经济事务与气候行动部（原联邦经济事务与能源部，BMWK；现更名为 BMWE）资助的一项航空项目中研发的。与此同时，弗劳恩霍夫 IWS 还在测试用于板材焊接的搅拌摩擦焊（FSW）技术，以及用于混合管道接头连接的电磁脉冲焊（EMP）技术。
起重机吊臂：提升钢结构制造效率
对于大型钢结构制造商而言，如今有了一种新的焊接方案，可用于壁厚超过 20 毫米的厚壁型材连接。弗劳恩霍夫 IWS 在一个 4 米长的起重机吊臂上成功演示了该技术的应用。该工艺采用高性能多层焊接技术，单次装夹即可完成焊接，激光功率最高可达 24 千瓦。V 型坡口的制备工艺经过优化，开口角度可小于 5 度。扬博士强调：“通过这些改进，我们减少了焊缝体积，填充材料用量最多可节省 90%，同时大幅降低了部件变形。在很多情况下，大型组件的校直工序 —— 这通常是一道能耗高、依赖人工的工序 —— 已不再需要。”该项目由德国钢铁应用促进协会（SAB）资助，目标是将该技术推广应用到桥梁建造、风能设备制造和船舶制造等领域。来自行业的初步反馈显示，企业对将该技术整合到现有生产线中表现出浓厚兴趣。
材料与激光 —— 系统化技术实力
弗劳恩霍夫材料与光束技术研究所（IWS）致力于研发材料与激光技术领域的复杂系统解决方案。我们将自身定位为 “理念驱动者”，基于激光应用、功能化表面技术以及材料与工艺创新，研发定制化解决方案 —— 无论是易于集成的定制化方案、面向中小企业的高性价比方案，还是可直接应用于工业生产的 “一站式” 解决方案，均能提供。我们的研究重点涵盖航空航天、能源与环境技术、汽车、医疗与机械工程、模具制造、电子与微电子以及光子学与光学等领域。在电池技术、氢能技术、表面功能化、光子制造系统和增材制造这五大未来创新领域，我们正为构建未来技术解决方案奠定基础。
