Page 77 - 《橡塑技术与装备》2024年12期

智能与数字化应用 杨和逸·浅谈激光技术在轮胎行业的应用

目前激光刻字已在轮胎企业逐步得到应用。各种
经济型、全自动轮胎激光刻字设备开始服务于轮胎产
线。
2.4.3 其他标记应用
在轮胎行业，激光还用于对轮胎模具的标记，便
于模具的管理。也可用于对终炼胶末端进行炼胶信息
标刻，借助工厂 MES 系统、仓储库位管理和 AGV 小
车实现钢丝压延机的自动配料生产。在轮胎动平衡检
测方面，可以借助激光打标将检测结果刻印在轮胎相
应位置处。在轮胎侧面艺术标识方面，通过激光去除
轮胎表面预先着色的胎侧局部区域，再着色再选择性
去除，形成所需的高对比度图案。 图 6 激光 3D 打印仿丝瓜络内壁微结构的轮胎空间支撑
2.5 激光 3D 打印 体
激光 3D 打印也叫激光增材制造，是用 CAD 生成 需要的薄层材料，剩余部分积累形成所需立体浮雕结
的三维实体模型 , 通过分层软件分层、每个薄层断面 构。
的二维数据用于驱动控制激光束，扫射液体、粉末或 激光蚀刻在轮胎行业的应用主要集中于轮胎模具
薄片材料，加工出要求形状的薄层，逐层积累形成实 的加工方面。比如在模具侧板雕刻出亚微米级的精细
体结构的零部件。3D 打印尤其适合制造结构复杂、传 多重光线反射结构可在轮胎侧面形成精美的高对比度
统加工工艺无法加工的零部件。 图案或呈现出天鹅绒般的幻彩质地。激光还可以在模
在轮胎行业，激光 3D 打印的应用将主要集中于 具表面蚀刻出排气缝隙和凹槽，实现新的排气结构。
轮胎硫化模具的制造方面。轮胎模具结构复杂，存在 模具活字块的雕刻也是激光蚀刻的应用之一。
表面花纹筋肋突起、排气孔隙和各种形状的金属刀槽 利用激光蚀刻也可去除标签中间层的涂层形成镂
嵌入插片。模具各组成零部件的形状、材质也不尽相 空来制作各种轮胎 ID 标签。在轮胎校正过程中，可以
同。采用激光 3D 打印技术可以发挥按需制造、灵活 使用激光直接蚀刻逐步去除轮胎上造成不平衡的部位
多变的优势。激光 3D 打印可以控制各打印处的成形 处的材料实现均匀性修磨校正。
密度，结合在不同部位选择不同性能的粉末材料打印 2.7 激光探测
能够实现打印件的透气、结构强化、耐蚀等不同使用 此处的激光探测主要是指对一定空间范围内物体
功能。激光 3D 打印技术促进了轮胎模具设计理念、 的有无进行判定。激光器发射一束激光束遇物体后漫
制造工艺的革新，有助于轮胎新产品的推陈出新。 反射至光电接收器件，产生信号输出。激光探测传感
除了用于轮胎模具制造，激光 3D 打印也可用于 器通常用于生产流水线或设备运动机构中控制相应动
直接打印轮胎结构。如以聚氨酯、高性能树脂材料、 作的开始或停止。
TPE/TPR 热塑性弹性体材料或者合金材料为原料的仿 在轮胎行业中，激光探测的应用场景主要是各轮
丝瓜络内壁微结构的轮胎空间支撑体的打印（见图 6）， 胎部件在各工序的自动裁切、传送、存储过程中的控
用以制作非充气轮胎，意图解决充气胎的漏气、爆胎 制，轮胎自动检测中轮胎位置的确定，轮胎割须、去
问题。利用形状记忆合金用激光 3D 打印航天探测用 飞边作业检测定位，成品轮胎的传送、分拣与储运等。
行星车辆轮胎内部填充的点阵结构。 2.8 激光切割
2.6 激光蚀刻 激光切割是激光加工最主要的应用之一。激光切
激光蚀刻与激光 3D 打印正好相反，属于减材制 割分为热切割和冷切割两类。激光热切割是利用高能
造方式。激光蚀刻是用分层软件对 CAD 生成的三维 量密度的激光束加热工件，使温度迅速上升，在非常
实体模型进行由表及里的分层、每个薄层断面轮廓的 短的时间内达到材料的沸点，材料开始汽化，形成蒸
二维数据用于驱动控制激光束去除断面中不需要部分 气。在蒸气喷出的同时，在材料上形成切口的过程。
的材料，剩余部分形成所需形状的薄层，逐层去除不 激光冷切割是激光束加于物体，借助高密度高能光子

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2024 第 50 卷 ·29·