(图示为卡车座椅的轻质设计，比传统座椅重量请20公斤，这部分得益于该座椅是基于由Fraunhofer ILT开发的玻璃纤维增强塑料。图片来源：Fraunhofer ILT)

许多接合和切割过程只有通过激光才能实现。而新技术使得能够制造金属部件与中空结构显著更轻变为可能，但目前还只是作为稳定的固体组分。此外，激光可以用于实现各种轻质建筑材料和钢材的彼此结合。位于亚琛的弗劳恩霍夫激光技术研究所ILT，在德国慕尼黑2015年6月22日到25日的激光世界光电交易会上，提出了一系列解决方案。

轻质建筑材料十分流行：例如，铝用于汽车的车身，飞机机身很大一部分已经使用了轻质的碳复合材料。然而，轻质结构技术的可能性还远远没有结束。新的制造和加工方法，能够更快地完成生产工艺，并且使材料更轻，更强劲的。激光技术已经在这里扮演重要角色，几个来自亚琛弗劳恩霍夫激光技术研究所ILT的展品将在激光世界光电子交易会上展出。一排两米多高的字母拼出单词“light”，是最抢眼的展品。字母由一个复杂的多孔网状结构制成。正如这个特殊的展品使用的是3D打印的塑料，德国弗劳恩霍夫协会ILT与工业客户合作开发和制造的金属组件，并由于他们的内部结构实现了重量优化。三维打印技术使得它在商业上变为可行，甚至可以定制生产和生产一次性组件和工具。“Light”的传说在交易会证明了轻量的结构如何可能也很稳定。

得益于选择性激光熔化的轻质和稳定

制造与金属零件同样轻巧的结构是弗劳恩霍夫ILT研究人员的专业技能所在为了要做到这一点，他们所使用的选择性激光熔化（SLM）方法在过去的几年里有了进一步的发展。大致类似于3D打印，SLM涉及使用激光束，根据CAD数据指令来精确熔化粉末。这个熔化物然后硬化而形成的只有几微米厚的一层，形成一个层状组件。研究人员还使用SLM的方法开发稳固而轻质的控制臂来支撑跑车，其车轮是独立悬浮的。此控制臂也具有内部中空的结构，使其既轻且比铸造的组件更稳定。如此复杂的中空结构不可能不用SLM方法生产出来。

无需粘合剂即可结合的材料

使得部件和车辆比以往更轻是一种挑战，因为重量节省绝不能以损失稳定性为代价。出于这个原因，现在的轻质结构往往会结合不同的材料，例如铝和纤维增强塑料（FRP），选择两个材料都是出于其适用于某一特定用途。当FRP与其他组件拧在一起时其稳定性会受到影响，目前通常的做法是将各种材料粘合在一起。然而，这意味着增加了第三种材料到公式里，一个也可以老化和出现裂纹的材料。当粘合FRP和金属时，弗劳恩霍夫ILT的科学家们对这些缺点的解答是，使用激光为基础的加工技术。在这种情况下，它们使用激光烧出100微米级的图案在金属部件表面，使其带有微小凹陷和咬边。 “当金属和FRP这样结合的时候，塑料会趁其还是热的和液体时流入凹陷处，”ILT激光专家Alexander Olowinsky博士解释道。 “当塑料变硬后，它会被固定到金属表面上。”用这种方法制造的塑料增强汽车车门将在交易会上展出。

最近，人们不仅越来越多地将玻璃钢和金属彼此结合，也会根据不同的应用将各种钢材结合起来。为了减小车辆重量，汽车制造商现在正在使用诸如高强度压硬化钢这样的材料。这些都是特别稳定的，这意味着可以使用较薄的片材，这将减少重量。但他们也很昂贵，会促使汽车制造商将高强度，压硬化钢于常规钢焊接在一起。这个的问题是，常规方法如点焊导致的高强度钢的强度在接头处下降。为了解决这个问题，德国弗劳恩霍夫协会ILT与几个原来在项目里合作过的工业合作伙伴一起合作，开发一种替代焊接的方法，不损害高强度钢的崩溃稳定性。展会期间，研究人员将通过各种展品展示不同的技术，如控制臂的支架等。

新材料在线编译整理——翻译：Gary        校正：摩天轮