中国粉体网讯 激光切割是一种使用高能激光切割不同材料的工艺，该技术通过在封闭容器中放电刺激激光材料来产生集中光束，激光束集中在工件上，通过熔化、汽化或燃烧进行切割，以最高的精度和准确度将材料转化为复杂的设计，它提供高质量、光滑的饰面，几乎不需要或不需要后处理。
随着低空经济的全球性崛起，无人机、eVTOL（电动垂直起降飞行器）及卫星通信装备的轻量化需求激增。碳纤维复合材料（CFRP）凭借其比强度高、耐腐蚀性强等特性，成为低空飞行器结构件的理想材料。然而，CFRP的异质性（纤维与树脂结合）和各向异性导致传统机械加工易引发分层、毛刺等问题，严重制约生产效率与产品可靠性。激光加工技术因其非接触、高精度特性，逐渐成为CFRP高效成形的核心工艺。
激光加工碳纤维的三大主流技术
激光加工碳纤维复合材料的本质是光-热-化学耦合作用过程。激光束通过热解或烧蚀机制去除材料，其效果受激光波长、脉冲宽度、能量密度及材料导热性共同影响。目前加工碳纤维的主流激光技术可分为连续波激光加工、超短脉冲激光加工、复合辅助激光工艺三类。
连续波激光加工
采用高功率连续激光（如CO2激光：10.6μm，光纤激光：1.06μm）实现快速切割，通过热累积效应汽化树脂基体并断裂碳纤维。相比传统的机械加工方法，连续波激光加工碳纤维复合材料时，切割精度高、宽度窄，一般在0.1-0.3mm左右；切割面光滑，无明显毛刺和瑕疵；热影响区相对较小，一般热影响区宽度在0.5-2mm左右，对材料的热损伤较小；可以实现复杂图形和曲线的切割，切割质量高。
超短脉冲激光加工
超短脉冲激光加工具有超快、超强、超精密的独特优势，其利用物理/化学效应，作用机制不同于传统激光加工，有望成为CFRP低损伤高质量加工手段。
飞秒（fs）、皮秒（ps）激光通过非线性吸收产生冷烧蚀效应，可在几乎无热扩散（脉宽1ps）条件下实现原子级材料去除。当使用皮秒、飞秒等超快激光加工CFRP时，其“冷”加工效果可轻松将热影响区宽度降低到百微米甚至十微米以下。目前，极具代表性的华工激光碳纤维超快激光切割智能装备，专门针对折叠屏手机减重设计需求而打造，可实现高精度碳纤维背板工艺槽切割，为行业应用批量化生产提质增效。
复合辅助激光工艺
复合辅助激光工艺则是为了解决激光加工CFRP时热损伤严重、加工效率较低等问题而提出的一种新型加工方法。这种方法结合了激光无接触、无应力集中、灵活性强的特点，并通过水射流、机械加工等辅助手段减小材料加工的热致损伤，提高加工精度。其中，水导激光加工和激光与机械复合加工是两种常用的复合辅助激光工艺方法。
水导激光加工：利用高压水射流（20-50MPa）引导激光并冷却切缝，该方式能够解决激光加工中飞溅物堆积、热损伤严重等问题，为CFRP高质高效加工提供了可能。
激光与机械复合加工：是在激光钻孔的基础上，预留一定精加工余量用于机械扩孔的复合工艺，主要应用于厚度较大的CFRP构件加工，有效避免了机械加工应力集中导致的材料易分层和激光加工热影响区残留、锥度较大等问题，提高激光加工效率的同时延长了刀具寿命。
激光加工碳纤维的应用领域
碳纤维复合材料凭借其高强度、轻量化、耐腐蚀等特性，已成为高端制造业的“明星材料”。随着低空经济、新能源、航空航天等领域的快速发展，碳纤维激光加工技术已渗透到多个关键行业。
无人机：用于加工无人机的机翼、机身等结构件中的碳纤维复合材料，如切割出复杂形状的碳纤维部件、在机翼结构上进行高精度钻孔以安装连接件等，能够减轻飞机重量，提高飞行性能。
eVTOL：可对eVTOL的碳纤维机身、引擎盖、传动轴等进行加工，激光切割速度可达机械加工的5–10倍（如1mm厚CFRP切割速度10m/min），提升eVTOL量产效率。
高端装备与工业制造：可对风力发电叶片、机器人机械臂等高端制造领域进行加工。例如瑞士ABB的YuMi机器人采用皮秒激光加工谐波减速器支架，表面粗糙度Ra1.6μm，寿命延长40%。
消费电子：用于加工碳纤维复合材料的电子设备外壳，如笔记本电脑外壳、手机外壳等，利用激光加工可以实现超薄、超轻的设计，同时提高外壳的强度和散热性能，提升电子设备的品质和竞争力。
体育用品行业：在自行车、球拍、滑雪板等体育用品的碳纤维部件加工中应用广泛。如Scott自行车采用德国通快集团的TruPrint3000设备加工碳纤维材料的车把，打破了形状和功能的界限。
参考来源:
Scott、大族粤铭激光、华工激光官网
李欣.激光加工碳纤维增强复合材料及其在航空航天领域应用
(中国粉体网编辑整理/月明)
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