水下激光切割已实现，将广泛解锁海洋环境切割应用

由于对可再生能源的需求日益增长，对拆除现有水下基础设施的现代技术需求也在不断增长。例如，为了将海上风力发电厂的功率提升到更高水平，必须先拆除现有的可能低于海平面的旧钢架，以便工程师能够重建钢架以获得更高的功率。

 

据《激光制造网》了解，在实验室测试中，弗劳恩霍夫材料与光束技术研究所IWS（Fraunhofer IWS）的研究人员开发出了一种用于水下切割的短波绿色激光切割方法——与锯子、自动锯丝和等离子切割机等常用技术相比，这种方法具有多种优势。

 

据研究人员介绍，这项技术之所以能够实现，是因为有了超过1千瓦级的短波绿色激光器，这种切割功率是必需的。研究人员表示，未来或可使用波长更短的蓝色激光器。

 

研究人员说，现有的绿色激光器在水中工作时，水可以利用压力将产生的熔体排出切口，这就消除了功率损耗和需要额外气体管路等性能劣势。弗劳恩霍夫研究人员说，虽然用激光切割金属并不是一种全新的方法，但通常是在干燥的环境中使用红外线或其他长波激光辐射进行切割，辅助气体与光束同轴，去除在此过程中产生的熔融金属。

 

短波绿色激光器在水下环境中切割钢材。

 

然而，在海洋中，水会向各个方向散射长波光。因此，大部分激光功率会在短距离内消散。辅助气体也需要复杂的管道系统。

 

与大多数工业激光器相比，波长更短的激光器可以穿透水而不会产生明显的损耗；因此，这些激光器也可以在水下环境中使用。这种介质在海洋中大量存在，可以取代干燥环境中所需的切割气体，且无需铺设气体管道。

 

此外，气体和气体混合物（如空气）可压缩到一定程度后再用于实际应用。而水则很难被压缩。因此，作为切割介质，该技术能以较小的力和时间损失去除界面上的熔体残渣。

 

项目负责人、弗劳恩霍夫 IWS 激光切割小组负责人Patrick Herwig表示，这种方法还能构建出带有激光附件的紧凑型水下机器人。由于设计人员可以将这些装置设计得比现有的自动锯床更小巧、更高效，因此，即使是一些难以进入的水下结构，这些附件也可以进入这样的区域工作。

 

此外，与锯切不同的是，拆卸团队不需要不断地为激光切割机装载新的刀片或其他耗材。此外，这种系统不会产生废物，也不会向大气中释放有害物质。研究人员表示，这一特殊优势在拆除旧核电站时非常重要。在这种情况下，往往需要在水下拆除钢构件，然后才能进行新的建设。如果使用切割气体，放射性废料可能会随着气泡浮出水面。

 

下一步，研究人员希望将实验室规模验证成熟的概念进一步开发成为实际应用系统。