杨和逸
【接上期】
2 激光技术在轮胎行业的主要应用
2.4 激光打码
激光打码也叫激光打标、激光标记、激光刻字。激光打码是利用高能量密度激光对材料进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种打标方法。激光打标可以打出各种文字、符号和图案等，这对产品防伪、追溯有特殊的意义。轮胎行业应用激光进行打码有多个应用场景。
2.4.1 轮胎ID的制作
轮胎ID有几种类型：一为电子ID标签，即RFID;二为可视ID标签，两者通常结合在一起。轮胎使用ID标签有助于识别轮胎的产品信息，便于进行质量追溯和流通环节跟踪，为单一轮胎个体生命周期管理提供了依据。RFID的信息需用专业设备读取才能知晓。一般地在RFID标签的外层会采用激光打码的方式标注出对应的信息，通过透明的树脂层显现出来。这样的标签通过轮胎硫化工序固化在轮胎的表面。
2.4.2 轮胎直接标记
目前最新的轮胎标记趋势是在轮胎表面用激光直接进行标记。传统的轮胎标记是通过活字块在轮胎表面硫化形成的。轮胎的规格、性能参数、DOT码、品牌、周号等信息依赖于预先确定好内容的模具展现，要变更信息必须更换相应的模具。
采用激光在成品轮胎侧面直接刻字代替传统的活字块硫化印字工艺具有如下优点：刻字内容和标记大小随时可变，不受模具活字块限制。轮胎出厂前根据用户需求进行激光刻字，可不必为所有用户进行库存备货，从而大大缩小轮胎现货库存量，减少库存资金占用，提高供货能力，提升市场把握能力。激光刻字避免了因为更换活字块可能出现的错误而导致的轮胎批量报废，降低企业过程损失。激光刻字无需任何耗材。激光刻字清晰、规整，无活字块间隙“飞边”，轮胎外观质量好。激光刻字速度快，可满足大批量不同标记内容的刻字要求。图5所示为南京集萃激光公司轮胎激光刻字机的刻字效果。
图5 胎侧激光刻字
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 其它标记应用
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。
2.5 激光3D打印
激光3D打印也叫激光增材制造，是用CAD生成的三维实体模型,通过分层软件分层、每个薄层断面的二维数据用于驱动控制激光束，扫射液体、粉末或薄片材料，加工出要求形状的薄层，逐层积累形成实体结构的零部件。3D打印尤其适合制造结构复杂、传统加工工艺无法加工的零部件。
在轮胎行业，激光3D打印的应用将主要集中于轮胎硫化模具的制造方面。轮胎模具结构复杂，存在表面花纹筋肋突起、排气孔隙和各种形状的金属刀槽嵌入插片。模具各组成零部件的形状、材质也不尽相同。采用激光3D打印技术可以发挥按需制造、灵活多变的优势。激光3D打印可以控制各打印处的成形密度，结合在不同部位选择不同性能的粉末材料打印能够实现打印件的透气、结构强化、耐蚀等不同使用功能。激光3D打印技术促进了轮胎模具设计理念、制造工艺的革新，有助于轮胎新产品的推陈出新。
除了用于轮胎模具制造，激光3D打印也可用于直接打印轮胎结构。如以聚氨酯、高性能树脂材料、TPE/TPR热塑性弹性体材料或者合金材料为原料的仿丝瓜络内壁微结构的轮胎空间支撑体的打印(见图6)，用以制作非充气轮胎，意图解决充气胎的漏气、爆胎问题。利用形状记忆合金用激光3D打印航天探测用行星车辆轮胎内部填充的点阵结构。
图6 激光3D打印仿丝瓜络内壁微结构的轮胎空间支撑体
【下期待续】
