位于德國德累斯頓的Fusion Bionic是一家初創(chuàng)型企業(yè)，同時也是弗勞恩霍夫材料與光束技術(shù)研究所(Fraunhofer IWS)的衍生公司。公司成立的目的旨在開發(fā)和銷售用于將納米和微結(jié)構(gòu)應(yīng)用于表面的激光技術(shù)。

　　近年來，IWS和德累斯頓工業(yè)大學(xué)的研究人員合作開發(fā)了一種將納米和微結(jié)構(gòu)永久應(yīng)用于表面的工藝技術(shù)——直接激光干涉圖形(DLIP)。該過程使用激光將納米或微結(jié)構(gòu)直接構(gòu)建到材料表面上，以產(chǎn)生仿生效應(yīng)。

　　例如“蓮花效應(yīng)”（指蓮葉表面具有疏水和自潔的特點），使用微結(jié)構(gòu)創(chuàng)建的表面允許任何粘在上面的污垢在下雨時可以簡單地沖走。同時，“鯊魚皮效應(yīng)”（鯊魚為人類提供了完美的減阻模板）的細(xì)微波紋改善了飛機(jī)和輪船外部空氣和水的動態(tài)，從而節(jié)省了燃料。

　　另一方面，新的激光方法不需要涂層或薄膜。這種構(gòu)建表面的處理速度非常快，目前每分鐘能夠處理多達(dá)1平方米的材料表面。由于新技術(shù)前景廣闊，接下來Fusion Bionic公司將致力開發(fā)和銷售用于仿生表面處理的直接激光干涉圖形系統(tǒng)解決方案，同時為客戶提供表面功能化服務(wù)。

　　Fusion Bionic董事總經(jīng)理Tim Kunze博士表示，公司正在利用DLIP技術(shù)提供全新的產(chǎn)品可能性。到目前為止，功能性表面通常是通過涂層創(chuàng)建的，僅僅是因為激光看起來太慢了。但涂料往往不能帶來預(yù)期的效果，有時也不是很耐用，甚至對環(huán)境有害。Fusion Bionic的功能性表面結(jié)構(gòu)提供了一種增強(qiáng)產(chǎn)品的新方法。借助干涉技術(shù)，現(xiàn)在可以快速實現(xiàn)表面功能化，該解決方案已成為經(jīng)典涂層的有力競爭者。

　　合作期間，Kunze的團(tuán)隊與德累斯頓工業(yè)大學(xué)和空中客車公司的Andrés Lasagni教授密切合作并開發(fā)了一種微結(jié)構(gòu)，可以防止在飛行過程中飛機(jī)機(jī)翼上的積冰。以往的處理方式需要通過熱廢氣從飛機(jī)發(fā)動機(jī)輸送到機(jī)翼實現(xiàn)，然而這樣做就要浪費發(fā)動機(jī)的能量。該研究項目發(fā)現(xiàn)，當(dāng)機(jī)翼還采用DLIP微結(jié)構(gòu)時，防冰系統(tǒng)所需的能量減少了80%。

　　“對于未來的電動飛機(jī)來說，這是一個特別好的解決方案，因為這些發(fā)動機(jī)不會產(chǎn)生任何廢熱。”Kunze說。其他具有市場前景的項目包括加工假體髖關(guān)節(jié)和牙科植入物等植入物，以使其表面特別具有生物相容性或抗菌性。

　　DLIP工作原理

　　DLIP工藝不像用鉛筆那樣用單個激光束將所需的結(jié)構(gòu)圖案緩慢地“繪制”到工件上，而是以高速加工暴露大面積區(qū)域。在DLIP過程中，通過將單個激光束分成多個光束來工作。為了在表面上應(yīng)用圖案，這些多束激光束以受控方式疊加，以創(chuàng)建所謂的干涉圖案。然后可以將這種圖案分布在更廣泛的區(qū)域，從而可以快速處理大面積的表面。激光在亮點處燒蝕材料，而在較暗處保持不變。

　　在實驗室條件下，F(xiàn)usion Bionic團(tuán)隊已經(jīng)能夠處理高達(dá)每分鐘0.9米的速度。結(jié)果在表面上形成非常精細(xì)的結(jié)構(gòu)，其中一些只有幾百納米（百萬分之一毫米）的大小，就像激光紋理工藝中一樣。

　　結(jié)構(gòu)化表面不僅具有獨特的功能，而且還可以以智能方式運行，具有多種功能，在醫(yī)學(xué)、光伏和汽車工業(yè)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。IWS為直接表面圖案化提供了一種高效且具有競爭力的工藝。與其他技術(shù)相比，簡單和復(fù)雜表面上的不同多層結(jié)構(gòu)在單個工藝步驟中就能實現(xiàn)。

　　未來趨勢

　　為了加速創(chuàng)新表面的開發(fā)，F(xiàn)usion Bionic正在投資者Avantgarde Labs Ventures的支持下，開發(fā)一個使用人工智能的預(yù)測平臺，旨在用于開發(fā)先進(jìn)的激光功能。與此同時，IWS正在開發(fā)一個多傳感器激光加工測試平臺，該平臺使用人工智能快速預(yù)測并為任何問題創(chuàng)建最佳表面結(jié)構(gòu)。

　　Kunze的團(tuán)隊計劃在那里建立完整的激光成型機(jī)，以及標(biāo)準(zhǔn)化的DLIP加工模塊，例如將來一家中型工業(yè)公司可以將其安裝在機(jī)器人上。Fusion Bionic除了自有的激光機(jī)器制造之外，作為一個更具有發(fā)展前景的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，F(xiàn)usion Bionic還計劃向行業(yè)提供合同結(jié)構(gòu)化和專門開發(fā)的功能性產(chǎn)品表面的服務(wù)。

　　最新一代的DLIP加工頭允許在加工過程中改變結(jié)構(gòu)的周期和方向。因此，只需一個系統(tǒng)和工藝步驟即可實現(xiàn)多種表面圖案。加工頭單獨提供，例如可以在現(xiàn)有的機(jī)器人支持的激光設(shè)施中實施。另一方面，IWS提供緊湊的DLIP設(shè)備，帶有已集成的頭部、相應(yīng)的外圍設(shè)備（激光器、外殼等）和專門開發(fā)的控制軟件。

　　作為IWS的衍生企業(yè)，F(xiàn)usion Bionic的商業(yè)激光干涉圖案解決方案適用于各種應(yīng)用領(lǐng)域，例如提高生物相容性、減少摩擦、優(yōu)化表面潤濕性、防冰和不粘特性、裝飾以及產(chǎn)品保護(hù)。

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