LayerWise是位於(yu) 比利時的一家致力於(yu) 選擇性激光熔 結（SLM）技術的公司。SLM是一種非常強大的技術，其運用激光一層一層地熔結金屬粉末的製造方式，可以製造出任何幾何形狀的金屬零件。利用這種數字生 產(chan) 方法，隻需要單一的生產(chan) 步驟，就能夠使複雜的循環零件（circulation part）獲得最適宜的形狀。而且，利用SLM技術生產(chan) 出的零件，不僅(jin) 具備更好的性能，而且還比通過複雜組裝實現的零件更加牢固可靠。

　　SLM技術也是小型金屬製品製造的理想選擇，其可以實現成千上萬(wan) 的小型 金屬製品的同時生產(chan) 。憑借SLM技術，LayerWise公司的產(chan) 品除了廣泛涉足工業(ye) 應用領域外，也為(wei) 整形外科、頜麵修複和牙科治療提供了革命性植入產(chan) 品。LayerWise公司始終致力於(yu) 用更少的材料製造出任何形狀的高檔合金零件，並且無廢料產(chan) 生，進而可將零件的單位重量降低達80％之多。

傳(chuan) 統金屬加工工藝的限製 

　　傳(chuan) 統的金屬切削、銑削、電火花加工（EDM）以及其他高質量、高效率的金屬加工工藝，都是通過去除金屬材料的方式實現產(chan) 品加工，雖然每種加工工藝都有很多種工具和配件可供使用，但是每種加工工藝去除的材料都是有限的。

圖1：a）通過逐層建立金屬零件，可以實現凹槽、脊、腔以及具有內(nei) 部特征的極其複雜的零件形狀。 
b）根據輸入的設計規則，選擇性激光熔融（SLM）技術能夠克服重重障礙，最大程度地實現零件優(you) 化。

　 　充分了解金屬加工過程的產(chan) 品設計師，會(hui) 提前考慮到他們(men) 設計的零件在加工中會(hui) 受到哪些限製。而且從(cong) 某種程度上講，產(chan) 品設計師在設計新部件時，還要花費一定 的精力考慮用什麽(me) 方法生產(chan) 這些零件；然而事實上，產(chan) 品設計師最希望將所有精力都集中在零件功能的設計上。因此，傳(chuan) 統金屬加工過程在幾何形狀方麵受到的限 製，不得不迫使產(chan) 品設計師縮減零件的功能，或者是選擇更加複雜的組裝過程。
                   
逐層製造零件

　 　“在LayerWise公司，我們(men) 完全逆轉了傳(chuan) 統的金屬加工過程。”LayerWise公司工業(ye) 部門總監Jonas Van Vaerenbergh說，“我們(men) 的核心業(ye) 務是選擇性激光熔結技術，該技術通過一層一層添加材料的方法製造零件，這與(yu) 傳(chuan) 統的用不同的加工步驟將金 屬材料去除的製造方法完全不同。此外，我們(men) 還針對不鏽鋼、淬火鋼、鈦、鋁、鉻鎳鐵合金等廣泛的金屬和合金材料，專(zhuan) 門對加工過程進行了優(you) 化。”

　　SLM加工係統用高精度的激光熔結金屬粉末微粒，選擇性地建立一個(ge) 20~40μm的水平金屬層。激光束快速準確地照射金屬粉末微粒，並充分熔結，以至於(yu) 在不需要任何膠合物或液體(ti) 粘合劑的情況下，就能使新材料附著到之前的層麵上。

　　SLM加工係統采用高能量密度的光纖激光器，激光器運轉穩定，從(cong) 而確保製造出的金屬零件具備致密、均勻的材料結構。整個(ge) SLM加工係統隻需要用CAD軟件直接驅動，而不再需要任何編程、鉗工或其他工具作業(ye) 。SLM加工係統能同時連續加工多達2500件不同形狀的金屬零件。因此，SLM技工係統能夠在較短的時間內(nei) 製造出形狀複雜的零件，其帶來的經濟效益不言而喻。

形狀自由無限製

　 　除了能夠為(wei) 小型金屬製品提供高效、具有成本效益的加工方式外，SLM加工技術對於(yu) 產(chan) 品的幾何形狀也沒有太多的限製。Van Vaerenbergh解釋 說，一層一層地製造零件的方法，保證了在製造過程中激光能夠均勻地到達零件的任何位置。用這種方法能夠實現很多複雜的形狀，如凹形、脊形、腔以及特定的內(nei) 部特征。

　　“通常，我們(men) 製造出的產(chan) 品是很難用任何其他方法製造出來的。我們(men) 創建了一種完全不同的製造方法，消除了實現零件最優(you) 化的所有障礙。” Van Vaerenbergh補充道。 
       
以LayerWise為(wei) Diametal公司製造的燃燒器為(wei) 例。Diametal公司是比利時一家合同製造商，主要致力於(yu) 使用電腦數控銑床和車床加工金 屬零件。同食品和製藥行業(ye) 的機器製造商一樣，Diametal公司也在不斷麵臨(lin) 著生產(chan) 複雜的循環零件的挑戰，這些零件包括混頻器、入口部件和出口部件、分 配器、耦合零件以及熱交換器件等。

　　Diametal公司的燃燒器中包含9個(ge) 凹陷部分（undercutting）和6個(ge) 內(nei) 部腔。 LayerWise公司應用SLM技術，將該部件作為(wei) 一個(ge) 整體(ti) 單元，通過單一生產(chan) 步驟製造出來。這個(ge) 過程被稱為(wei) 功能集成，因為(wei) 這個(ge) 利用SLM技術生產(chan) 出來 的燃燒器部件，取代了用傳(chuan) 統金屬加工工藝生產(chan) 的多個(ge) 零件。傳(chuan) 統的製造方式通常是采用不同的金屬加工工藝生產(chan) 出多個(ge) 零件，然後再將這些零件組裝成想要的部 件，這個(ge) 過程不但耗費時間，而且不容易保證各個(ge) 零件之間的密封連接，這自然就降低了部件的可靠性。

圖2：a）LayerWise公司應用SLM技術，通過單一生產(chan) 步驟製造出了包含9個(ge) 凹陷部分和6個(ge) 內(nei) 部腔的燃燒器，完全取代了傳(chuan) 統的複雜裝配。b）在生產(chan) 注塑模具過程中加入最佳冷卻通道，可以顯著提高注塑成型的質量和速度。

　 　Van Vaerenbergh解釋說，功能集成使SLM技術適合解決(jue) 小型化、滲漏以及裝配問題。“盡管這個(ge) 燃燒器的結構非常複雜，但是我們(men) 並沒有因此 而向Diametal公司加收額外的加工費用，因為(wei) 我們(men) 的生產(chan) 成本依賴於(yu) 部件的重量，而不是其複雜程度。這一點也充分表明了SLM技術能以合理的成本製造 性能卓越的產(chan) 品。”

優(you) 化循環管道

　　SLM技術提供高效、靈活設計的一個(ge) 絕好的例子是生 產(chan) 連接冷卻管道的部件。首先，添加製造方法使部件的重量減少了75％的重量減少；其次，設計師能夠用自由曲麵定義(yi) 管道的幾何形狀，從(cong) 而能大幅降低流動阻 力。LayerWise公司生產(chan) 的零件，精確地按照CAD的設計實現了想要的功能，最終使循環性能獲得了80％的改善。

　　Van  Vaerenbergh表示，利用SLM技術製造注塑模型內(nei) 鑲件，也會(hui) 產(chan) 生非常完美的成果。“由於(yu) SLM加工對形狀沒有限製，因此冷卻通道遵循模具的形狀 放置。與(yu) 常規的方法相比，這是一項重大的改進。優(you) 化的管道形狀和位置，確保了對冷卻過程的更好控製，進而能實現沒有變形的、更高質量的零件，並且幾乎沒有 熱點。而且，SLM技術還能將這些零件的生產(chan) 周期縮短15％，這將帶來巨大的經濟優(you) 勢。”

致力於(yu) 技術領先 

　 　LayerWise公司是比利時第一家專(zhuan) 注於(yu) 金屬零件添加製造的生產(chan) 中心。該公司是由Jonas Van Vaerenbergh和Peter Mercelis聯合創建的，兩(liang) 人在比利時魯汶大學緊密合作，開發選擇性激光熔結技術。LayerWise公司與(yu) 比 利時魯汶大學有著深入的合作，並且將其30％的資源投入研發領域，旨在推進SLM技術的發展。

圖 3：a）通常，LayerWise公司製造出的產(chan) 品是很難用任何其他方法製造出來的。LayerWise公司並不會(hui) 因為(wei) 零件的形狀複雜而加收額外的費用， 因為(wei) 其生產(chan) 成本是由零件的重量決(jue) 定的。b）通過專(zhuan) 利的DentWise技術，完全消除了傳(chuan) 統的模壓或鑽孔加工方式對幾何形狀和表麵的限製。

　 　“通過匯集技術專(zhuan) 長、生產(chan) 能力與(yu) 客戶支持，LayerWise公司在歐洲金屬加工市場占據著獨特的地位。”Van Vaerenbergh說，“我們(men) 的 工程師對SLM技術的控製已經達到了非常嫻熟的地步，從(cong) 而實現最具挑戰性的產(chan) 品製造。現在，我們(men) 能夠生產(chan) 出15μm的幾何精度、創建厚度為(wei) 0.2mm的薄 壁，還能實現一些用傳(chuan) 統加工技術實現起來非常困難的零件。另外，在熔結區流程控製工具的使用對於(yu) 保證零件的高質量也是非常重要的。”

　　通 過對生產(chan) 過程的完全控製，LayerWise公司實現了均勻的微觀結構，對於(yu) 越來越多的金屬和合金加工，其都能實現高達99.98％的相對密度。研究表 明，用SLM技術製造出的金屬零部件，其械性能幾乎與(yu) 傳(chuan) 統的金屬相同。為(wei) 了證明這一點，LayerWise公司對製造出的零件係統地進行了金屬密度、硬 度、伸長率和疲勞度測試。而且零件製造之前，大塊金屬粉末的化學成分也已經在化學實驗室進行了檢驗。

無監視加工

　　SLM加工係統能將CAD文件直接轉換成三維幾何形狀，而無需其他任何工具作業(ye) ，可以在無人監視的情況下全天候運行，因此SLM加工是一種非常具有成本效益的金屬加工方法。

　　當零件從(cong) SLM加工係統中取出來後，還可以對其進行各種精整加工。如果需要的話，也可以使用傳(chuan) 統的金屬加工工藝，如鑽孔、切割和EDM，也可以對某些零件的表麵進行硬化。最後，用戶還可以根據需求對零件表麵進行高度拋光。

牙科微觀結構

　　LayerWise公司的產(chan) 品也廣泛涉足醫療行業(ye) ，例如為(wei) 醫療行業(ye) 生產(chan) 可植入性微觀結構。根據用醫療成像或三維掃描獲得的特定病人的幾何數據，用軟件設計出個(ge) 性化的微觀結構，並立即用鈦印刷出來。最後，牙科醫生將微觀結構植入完成最後的修複工作。

　 　“數字化SLM技術完全消除了傳(chuan) 統的模壓或鑽孔加工方式對幾何形狀和表麵的限製。”牙科醫生Peter Mercelis說，“此外，植入連接也是用最 高的精度實現的。”該微觀結構是采用超強的鈦合金（Ti6Al4V，V級）製造的，其機械性能遠優(you) 於(yu) 常用的II級鈦合金。

整形與(yu) 頜麵植入物

　 　 除了牙科應用領域外，LayerWise也為(wei) 其他醫療應用提供專(zhuan) 業(ye) 產(chan) 品。在頜麵重建過程中，外科醫生插入一個(ge) 由LayerWise公司製造的顴骨。植 入物的複雜形狀是根據醫療數字成像信息獲得的，並最終通過SLM技術生產(chan) 出來。借助SLM技術，患者的麵部對稱性可以恢複得幾近完美。

圖4：a）個(ge) 性化的整形植入物通常是用鈦生產(chan) 的，並具有精細的幾何表麵，非常有助於(yu) 表麵形狀的修複。b）在一個(ge) 整形植入物中集成了一個(ge) 鈦金屬表麵層結構，其有助於(yu) 表麵形狀的恢複，且易於(yu) 植入手術操作。

　 　對於(yu) 外科整形植入物，逐層建造金屬的過程，能夠設計出可以替代骨頭的多孔結構、並將其植入假肢中，同時能實現良好的長期性固定。除了在醫療成像基礎上設 計的個(ge) 性化植入物外，SLM技術可用於(yu) 醫療儀(yi) 器的製造。LayerWise公司還針對醫療儀(yi) 器的製造，特別提供了大量生物相容性金屬合金。

發展前景

　　LayerWise 公司成立兩(liang) 年來，已經取得了大幅的增長。最近，該公司已經與(yu) 一些分銷商合作拓展歐洲市場，這也是其全球化發展戰略的一部分。“我們(men) 在向不同的行業(ye) 介紹了 SLM技術以及該技術所能帶來的優(you) 勢後，很多公司都真正意識到了他們(men) 能夠從(cong) SLM技術中受益。”Van Vaerenbergh說，“添加金屬加工過程完 成改變了傳(chuan) 統的設計和生產(chan) 規則。我們(men) 與(yu) 客戶一起完成項目，使我們(men) 的客戶能夠有大量機會(hui) 創建具有更高附加值和更具成本效益的產(chan) 品。相信SLM技術將迎來廣泛 的發展前景。”