激光技术如今已渗透到汽车生产的几乎每个角落。从三级零部件和材料供应商到全球最大的整车制造商，整个供应链的各个环节都广泛应用着激光技术。
如今，激光的应用已远不止于焊接。除了结构组装，它们还支持电池制造、电力电子产品生产、表面处理、可追溯性检测，以及十年前甚至不存在的各种应用领域。
本文从宏观层面探讨了激光技术在现代汽车制造中的应用场景，同时着重阐述了激光加工的独特特性——这些特性将确保激光技术在行业向更高精度、更强自动化及电动汽车快速发展的进程中始终占据主导地位。 ——这些特性将确保激光技术在行业迈向更高精度、更强自动化及电动出行快速发展的进程中始终占据主导地位。
激光究竟有何特别之处？
当今许多行业都面临着相同的根本性压力。它们必须交付精度更高、质量更优、体积更小、能耗更低的产品。在制造层面，它们还面临着更高的产量要求、更严格的可持续性标准以及持续的成本下行压力。
激光之所以成为如此广泛应用的制造工具，是因为它们往往比其他机械、热能和化学工艺更能持续地实现所有这些目标。这是因为：
激光加工属于非接触式工艺：由于无需工具且不施加外力，激光加工过程能长期保持稳定一致。
激光具有极高的空间选择性：激光束既可聚焦至微米级，亦可扩展覆盖数平方英尺范围，从而协助系统和操作员将能量精准投射至所需位置。
激光具有相干性和高亮度：高功率密度可实现深穿透焊接、快速切割、切口光洁以及最小热影响区。
激光器具有高效性：其能将电能高效转化为光能，并将该能量以极低损耗耦合至材料中，从而减少热输入并降低后续加工需求。
激光器易于自动化：几乎所有激光输出参数均可实时远程调节。这支持复杂的工艺配方和快速切换。
激光技术适用于多种材料：同一激光平台通常可加工钢材、铝材、铜材、镍合金、涂层钢材、塑料、复合材料及陶瓷。
激光技术支持先进的监测与闭环控制：工艺反馈 ——从简单的功率读数到在线焊缝深度测量——实现自动化激光控制，助力达成卓越的批次间一致性。
现在，让我们快速浏览一下激光技术在汽车制造领域产生最大影响的几个方面。
白车身
车身白车身是激光技术在20世纪70年代首次进入汽车生产领域的起点，此后其应用范围不断扩展。如今，激光技术已广泛用于高速焊接、修边及定制坯料生产。
激光焊接的优势在于其能形成窄而深的焊缝，且热输入量极低。这些特性可减少变形、改善装配配合度，并确保大型装配体保持严格的尺寸公差。
低热输入在处理当今先进材料时尤为重要，包括高强度和超高强度钢材。这些材料在传统焊接方法下可能发生变形、开裂或丧失其独特的机械性能。低热输入在连接混合材料时同样具有优势——由于材料间存在不同的热膨胀系数和熔化特性，传统焊接方式极易导致其变形或开裂。
激光技术通过实时焊接和机器人搭载的扫描头，支持连续不间断的运动。这使制造商能够消除启停延迟，从而提高生产效率。
由于激光加工工艺清洁、稳定且可重复，可减少返工和下游检测工作量。结合焊缝深度与位置的在线监测功能，激光技术为原始设备制造商提供了高质量的连接方案，能轻松融入现代自动化车身车间。
动力总成与底盘部件
激光技术在动力总成和底盘部件的生产中也发挥着日益重要的作用，这些部件的精度和可重复性直接影响车辆性能、耐久性和安全性。其中许多部件——包括变速箱壳体、驱动单元外壳、冷却板、安装支架和悬架组件——具有复杂的几何形状和变化的材料厚度。 ——包括变速箱壳体、驱动单元外壳、冷却板、安装支架及悬架部件——均具有复杂几何结构和多变的材料厚度。
所有这些焊接应用都受益于激光器提供的精确热控制。对热输入的精密调控有助于形成强度高、一致性好且变形极小的接合部，使制造商能够在持续负载条件下保持零件的对齐精度和机械完整性。
新近开发的双光束光纤激光器配置进一步拓展了这些优势，实现了铸件与机加工部件的无飞溅焊接——这一应用领域曾由二氧化碳激光器主导。双光束激光器提供清洁稳定的加工过程，这对含有润滑剂、轴承或必须保持无污染的精密表面的组件尤为重要。
电动汽车电池制造
激光技术的应用在任何领域都未曾加速得如此之快 ——在电动汽车电池制造领域，激光技术不仅应用速度最快，更发挥着至关重要的赋能作用。电池单元、模块及电池组均需对铜、铝、镍等组件进行精准可重复的焊接。这些材料以难以用传统工艺焊接而闻名。
激光技术能够实现精密的热控制，从而形成机械强度高、电阻低的电气连接。这一过程不会损伤附近的隔膜、粘合剂或绝缘层。它支持高速的引线片与母线焊接、箔片焊接，以及对集流器的精密切割，且仅产生极少毛刺或碎屑。
双光束和摆动光束光纤激光器配置在此再次至关重要。其应用可减少飞溅并最大限度降低多孔性，从而确保每包数千个接头均具备稳定的连接质量。
在线光学监测技术的创新进一步提升了工艺质量，可实时验证焊接深度、焊缝位置及一致性。这些技术为电动汽车制造商提供了可扩展的高产出工艺，用于制造构成现代电动出行核心的电池单元、电池组件及电池包结构。
电机
激光加工在电动汽车牵引电机的制造中具有重要价值，尤其适用于采用发夹式绕组设计的电机。其铜导体必须经过精确剥皮、成型和焊接，以最大限度降低电阻，并满足最终组装绕组的严格机械公差要求。
激光通常首先用于精确、干净地去除漆包线绝缘层。它能不接触机械、不产生变形或热损伤地暴露底层铜线。这些效果难以通过研磨或化学剥离方法实现。
为建立最终电气连接，激光焊接技术以极低热输入形成强固、飞溅少的接合点。此工艺有效保护邻近绝缘层、叠片及环氧灌封材料。双光束 ——尤其是摆动光束方案——能进一步增强间隙桥接能力与焊接一致性，确保数千个发夹式引脚的性能均一性。
内饰与装饰件
激光技术支持多种内饰与饰件加工操作。其优势在于兼具精度与速度，且常能呈现更优的视觉效果。众多塑料、织物、复合材料及涂层部件——尤其是消费者可见的部件——需要 整洁的切割、 精密穿孔或孔位布局或装饰性特征。
机械工具难以在不产生粗糙度或变形的情况下形成此类边缘。激光切割可实现光滑、可重复的边缘，且热影响极小。这不仅提升了外观美感，还减少了后期加工以恢复外观的需求。其切割复杂轮廓的能力使其成为仪表板开口、传感器窗口、扬声器网罩及装饰性穿孔的理想选择。
激光标记技术，尤其是昼夜标记技术，广泛应用于汽车内饰领域。该技术特别适用于背光按钮、开关及装饰件，能实现美观、高辨识度且有时复杂的标记效果。由于无需模具且兼容多种材料，激光标记技术可实现快速选项变更和变体切换，无需重新调整设备。
可追溯性与合规性标识
激光标记的优越特性使其在汽车可追溯性应用中得到广泛采用。其中最突出的优势在于无接触加工及无工具磨损，从而消除了损伤精密表面的风险。此外，激光技术既能生成微型标记，也能实现大型标识，既支持微型序列化标记，也能制作高对比度的大型识别标记。
通过软件控制激光打标的能力，可在无需重新调整设备的情况下，实现序列化标记或即时更改标记内容。由于激光技术适用于金属、塑料、涂层及复合材料，单一平台即可标记车辆中使用的多种材料。
关键标记应用包括制动部件、安全气囊模块和结构紧固件。这些部件需要经久耐用的永久标识，能够在车辆整个生命周期中承受高温、液体和振动。电子元件及外壳（包括控制单元、传感器和电源模块）所需的标记必须避免损伤内部组件或破坏密封。在整个供应链中，序列化编码和数据矩阵编码支持零件追踪、变体控制，并确保符合行业及法规要求。
表面清洁
在需要严格控制材料去除深度并保护底层结构的场合，激光技术正日益广泛地应用于表面处理。激光清洗通过去除锈蚀、氧化物、粘合剂和油漆，无需机械接触或研磨介质即可实现这一目标。该工艺能呈现洁净均匀的表面，同时避免了喷砂或研磨可能导致的变形、基材损伤或结果不一致的问题。
低热输入可保持周边材料特性完好，这对准备焊接或粘接工件至关重要。激光甚至能以可控图案对表面进行纹理处理，从而增强粘合强度或提高润湿性。由于该工艺可编程控制，制造商无需遮蔽或固定即可对特定区域实施这些处理。
粉末涂料固化
高功率二极管激光系统在粉末涂料固化中的应用才刚刚起步。这是因为与传统的对流或红外灯烘箱相比，激光固化具有多重优势。
由于激光提供局部加热，仅涂层区域达到熔融和流动温度。窄带红外激光光被粉末颗粒强烈吸收，这提高了固化效率并最大限度地减少了底层部件的整体加热。二极管激光器的电光转换效率也远高于其他红外光源，这意味着更多输入功率直接用于固化，而非以多余热量形式损耗。
这些特性共同使激光固化技术相比其他方法显著更快且更节能。此外，激光粉末涂层固化工艺便于在线过程控制，从而实现高度一致的成果。
开始使用激光解决方案
尽管激光加工显然具有诸多优势，但要获得特定应用中最优且最具成本效益的结果，与经验丰富的激光解决方案供应商合作最为有效。
正在开发或优化汽车制造工艺？汽车项目通常始于我们的应用实验室，我们在此协助开发、验证和优化工艺，随后在生产中实施并扩大规模。随着汽车行业需求不断扩展，IPG始终致力于提供可靠、高产出的激光解决方案，成为您值得信赖的合作伙伴。
