随着汽车和航空行业的开发人员努力制造更高效的汽车，他们正将注意力转向设计坚固、轻便的机器。然而，设计轻质材料需要小心地将不同类型的材料(如金属和聚合物)连接在一起，而这些额外的步骤会增加制造成本。近年来激光技术的新进展提高了金属-塑料复合材料的粘合强度。
一群德国工程师最近展示了一种用红外激光对铝片进行预处理，从而将塑料与铝结合在一起的技术。在AIP出版社和美国激光研究所的《激光应用杂志》上，研究人员发现，用连续的激光束使铝的表面粗糙，产生了与热塑性聚酰胺的机械联锁，并导致显著的强附着力。
“在其他连接方法中，你需要将塑料部分与金属部分连接在一起。在注射成型过程中，我们在机器的空腔中生成一个塑料部分在金属部分的顶部，”论文的作者Jana Gebauer说。因此，由于特定的热条件，与热压或其他连接技术相比，它非常困难。”
为了解决这些问题，Gebauer和她的同事们使用了一种连续的激光和一种一次脉冲20皮秒的激光，使铝板表面的粘性更强，可以在铝板上浇铸聚酰胺层。然后，他们将这些薄片放入注射模具中，用热塑性聚酰胺覆盖它们，这是一种与尼龙相关的聚合物，用于电动工具外壳、机器螺丝和齿轮等机械部件。
Gebauer说:“随后，我们分析了表面形貌，并进行了结合行为的力学测试，以找出导致最大结合强度的参数。”
使用光学3D共聚焦显微镜和扫描电子显微镜进行的测试表明，脉冲激光处理的铝板表面沟槽的纹路比连续激光处理的铝板表面沟槽的纹路更光滑。经过红外激光处理的铝板也表现出更强的粘结性，但在测试中，这些性能随着水分水平的增加而下降。
尽管研究小组取得了成功，但Gebauer说，要了解如何优化金属表面的预处理，使工艺对制造商来说更经济，还有很多工作要做。现在，她和她的同事们打算研究成型的热塑性塑料在冷却时是如何收缩的。
“热收缩导致机械应力，可以分离两个部分。目前的挑战是生成一种结构，在不通过激光处理软化铝的情况下补偿收缩过程中的应力。”“现在，我们希望在使用超短脉冲激光的情况下产生可靠的结合，以减少金属组件的热损伤。”
了下:注塑成型部件，快速原型
