激光纹理技术生产照明透镜模具

可以说，电动汽车（EV）行业正在将汽车照明的设计和外观推向边缘。传统的前大灯和尾灯在特定尺寸的透镜后使用多个灯泡，而电动汽车设计师正在采用一种称为边缘照明的新系统，以提供更好的照明控制和更高的车辆能见度，并在美学和功能方面提供其他设计选择。然而，边缘照明所需的特殊透镜图案带来了一些独特的模具制造挑战，只有采用新型超快飞秒激光纹理技术才能克服这些挑战。

超快解决边缘照明挑战
边缘照明系统使用边缘的内部LED来照亮整个透镜盖，其工作原理与光纤非常相似。之所以能做到这一点，是因为塑料镜片上有一种特殊的微小通道或微刻面纹理，可以折射光线。与目前的汽车照明透镜不同，使用传统的铣削、化学蚀刻甚至是目前的纳秒激光纹理加工工艺，都无法在模具上形成这种新的图案。

另一方面，超快飞秒激光纹理技术为生产电动车照明透镜模具和其他应用模具创造了新方法。在一个典型的成型周期中，车间首先要制作一个金属模具原型。然后，他们会在上面涂上所需的纹理，成型零件，并在实际的照明组件中进行测试，以确保透镜的性能符合预期。如果不符合要求，他们就必须重新制作模具纹理，生产另一个透镜并再次进行测试，所有这些都会增加产品开发周期内的时间和成本。

UItra-fast飞秒激光纹理技术可在塑料和钢制工件材料上产生几乎相同的结果——无半径的锐利刻面特征边缘。这样，模具制造商就可以在没有任何纹理的情况下制作测试镜片，将镜片装入超快飞秒激光纹理加工机，直接在塑料镜片上进行纹理加工，然后进行测试。如果纹理符合规格要求，车间就可以将纹理应用到模具上进行生产。有了这种能力，就无需制作模具进行测试，从而大大缩短了产品开发周期。

2023年初，超快飞秒激光技术作为一种新的激光纹理加工产品系列和一些现有激光机型号的可选项推出。虽然模具制造商使用纳秒激光技术有效地对模具进行纹理加工已有相当长的时间，但这种类型的激光无法在实际塑料零件中生成像超快飞秒激光那样锐利和复杂的图案细节。
 

了解其工作原理
激光之所以超快，是因为它的脉冲宽度。从本质上讲，激光纹理加工就是用光进行加工，而加工过程/应用取决于激光光束打开和关闭的速度，即脉冲宽度。

例如，在金属板材切割中，激光会持续开启进行切割。在此过程中，激光会产生热量，因此在进行表面纹理加工时，中等脉冲速度既能去除材料，又不会对工件产生过多热量。超快飞秒激光器的脉冲开关定时/速度极快，可以精确到小数点后15位。这种速度还能减少传入工件的热量。

通常用于模具纹理加工的纳秒激光会产生热影响区和熔化的凸起部分或毛刺/变形，高度约为20μm。而使用传统飞秒激光则不会产生热影响区，毛刺高度仅为0.2μm。变形越小，特征细节就越 "清晰"，生成的细节也就越小。

进行转换
在一年多的时间里，一家汽车供应商在实际操作中对超快飞秒激光技术进行了测试。由于采用了这项技术，该公司在照明生产方面彻底改变了业务状况。

在使用激光技术之前，许多汽车原始设备制造商及其供应商使用铣削、电火花加工或现有激光技术生产汽车照明透镜模具纹理。然而，随着特征/面板尺寸的不断缩小，这些工艺已不再是可行的选择，主要原因是所需的时间和成本。这种对更小、更精确的细节或极其锐利的刻面（如电动汽车照明模具所需的刻面）的需求，正是超快飞秒激光等新技术背后的驱动力。

显然，超快激光需要成本。尽管如此，一家工厂也可以同时拥有超快激光纹理加工系统和纳秒激光器——在一台机器上同时拥有两种激光平台和功能，大大提高了模具制造商扩大应用范围的能力，使初始投资物有所值。

在汽车行业，这些模具车间不仅可以为标准内饰件模具生成纹理，还可以为复杂的新型照明系统生成纹理。这些双平台设备可以让车间在不同类型的激光之间来回切换，甚至在需要时在同一零件程序中进行切换。

除了电动车边缘照明应用外，超快飞秒激光还能为模具车间提供在模具上生成其他复杂而独特的最终产品纹理或表面处理的能力，而这在以前是不可能实现的或成本高昂的。这包括拉丝表面处理，如不锈钢或镍制零件上常见的拉丝表面处理，以及用于减少污点或指纹的光泽表面处理。

这些表面处理本可以通过喷漆或粉末喷涂等工艺实现。消除或尽量减少这些二次加工可进一步缩短产品开发时间，降低生产成本，同时有助于实现最终产品的差异化。

其他潜在应用包括任何需要功能纹理的部件，如医疗植入物上使用的纹理。这些表面通常是骨结合的关键，在骨结合过程中，骨骼与植入物融合，从而获得更高的稳定性。 

模具制造的速度越快，产品开发的周期就越短，公司就能以更快的速度、更高的成本效益将新产品推向市场。节省时间和资金意味着公司更有可能开发出更多新颖独特的产品，而这些产品又需要更多的模具。由于周转时间和成本更短，更多的公司将愿意开发更多的产品。

在这种情况下，技术供应商继续推进激光纹理加工技术，通过先进的控制、软件和激光源开发出功能更强的机器。因此，这些激光纹理加工设备的速度更快，能够以具有成本效益的方式生成纹理，包括其他现有传统工艺无法生成的纹理。