專(zhuan) 家預計由於(yu) 激光快速成型技術的出現，生產(chan) 工程將出現一次劃時代的革新。該技術能在不增加成本的前提下極大提高工藝複雜度和獨立性。LASER World of PHOTONICS 2013慕尼黑國際應用激光、光電技術博覽會(hui) 暨光學技術大會(hui) 將於(yu) 2013年5月13-16日同時在慕尼黑展覽中心開辦——本屆展會(hui) 將著重推出該領域的最新發展和未來趨勢。

      到目前為(wei) 止，業(ye) 界有個(ge) 不容置疑的規則：工件越複雜，量越小，價(jia) 格就越貴。但是，激光快速成型技術即將讓這種規則消失：“免費複雜工藝”或“免費個(ge) 性化”是最近的流行詞。這是因為(wei) ，現在一個(ge) 工件的生產(chan) 成本隻取決(jue) 於(yu) 所使用的材料。先進的激光係統可以直接使用CAD數據生產(chan) ，傳(chuan) 統模具和壓模都已經不再必要，而被激光所取代。該技術省下了生產(chan) 模具和壓模的成本和時間——同時也為(wei) 設計工程師開創了新的未來。它的將來遠不會(hui) 止步於(yu) 生產(chan) ，而將對整個(ge) 光電產(chan) 業(ye) 鏈帶來全新的改變。

Fraunhofer激光技術研究所（ILT）的Wilhelm Meiners博士解釋說：“直接成型的生產(chan) 方式使得我們(men) 幾乎可以生產(chan) 任何難度的東(dong) 西，包括那些具有內(nei) 部結構的工件。這讓我們(men) 可以隨心所欲的設計，而不必考慮傳(chuan) 統生產(chan) 工藝的限製。”在應用研討會(hui) 上，這位ILT的主席和寶馬集團的Maximilian Meixlsperger一起就相關(guan) 問題做了演講。該研討會(hui) 是國際光學技術大會(hui) 的一部分，在展覽中心附近的慕尼黑國際會(hui) 議中心（ICM）舉(ju) 行，並與(yu) 迎來40周年慶典的LASER World of PHOTONICS 2013一起帶來行業(ye) 最新進展。

使用係列生產(chan) 材料分層生產(chan) 工件

所有的快速成型工藝都有一個(ge) 共同點，即工件包含多層材料，每層僅(jin) 有幾微米厚。該技術使用在傳(chuan) 統立體(ti) 光刻工藝中使用光照固化的塑料，然後采用激光一次性固化一層。激光燒結技術將塑料、陶瓷或金屬粉“烘烤”到一起。但其中最大的變化是選擇性激光燒熔（SLM）技術的出現。它可以將金屬、陶瓷或塑料粉分層融化到工件上。激光金屬燒熔沉積的方法可以用於(yu) 修補。ILT專(zhuan) 家Meiners解釋說：“與(yu) 其他生成性工藝比較，SLM的主要優(you) 勢在於(yu) 其所使用的金屬材料如典型的鑄造合金AlSi10Mg，或者重要的植入材料如TiAl6V4。”通過燒熔，工件的純度幾乎可以達到100%，從(cong) 而和原件具有相同的強度——這就比通過“烘烤”將材料粉燒結的方法要好。據Meiners介紹，“這樣，SLM組件的機械性能能達到所使用的材料的極限。”

降低成本或個(ge) 性化：醫療技術發展

該技術的首個(ge) 應用領域是牙科，越來越多的牙醫開始使用SLM來生產(chan) 金屬牙冠和牙橋，這樣可以將生產(chan) 成本降低一半還多。通過該技術，牙醫需要手工完成的就隻剩下貼麵。由於(yu) 亞(ya) 冠和牙橋的生產(chan) 能夠全自動完成，且基本上可以隔天完成，這就給德國在低收入國家市場的競爭(zheng) 力帶來了相當強的促進作用。如果未來可以直接掃描病患口腔中的牙齒，那麽(me) 就不再需要咬牙模，從(cong) 而節省更多時間。生成性工藝也給醫療工程帶來了新進展，讓個(ge) 性化植入和鑽孔模板更加簡單，並能根據每位病患的骨頭進行調整。

大量節省時間和材料

這類工藝往往能夠給很多工業(ye) 應用帶來諸多優(you) 勢。其中最突出的例子就是它能夠在發動機整體(ti) 葉盤（BLISK）的生產(chan) 過程中節省材料、成本和時間。BLISK葉盤不是單個(ge) 的葉片，而是整體(ti) 生產(chan) 後固定到轂上。使用傳(chuan) 統技術雕刻出這種葉片會(hui) 消耗大量時間和材料，並造成非常大的浪費。Fraunhofer ILT研究所已經使用激光沉積焊接技術生產(chan) 發動機整體(ti) 葉盤，將生產(chan) 時間縮短到2/3，同時材料消耗降低60%。

航空及汽車業(ye) 受益匪淺

航空和汽車行業(ye) 將尤其受益於(yu) 這種技術帶來的幾乎無限製的幾何構造自由度，同時也能提高產(chan) 品的環保性。在設計中，它們(men) 可以窮盡所有的幾何可能性來降低重量。在一些飛機部件的生產(chan) 中，甚至可以節省60%的成本。在汽車行業(ye) ，該技術通過拓撲優(you) 化讓輪轂軸承的重量降低40%。快速成型技術帶來的小批量生產(chan) 成本下降也給這兩(liang) 個(ge) 行業(ye) 帶來了不小的好處。例如在汽車行業(ye) 中，顧客都在尋求更大程度的個(ge) 性化。使用該技術，生產(chan) 商就可以低成本地給他們(men) 提供一些小批量的個(ge) 性化可選件。

替換件訂單生產(chan) ，無需倉(cang) 儲(chu)

最後，激光技術還給維修工藝帶來了全新前景。如上麵所說的發動機整體(ti) 葉盤維修就可以使用激光沉積焊接技術以較低成本進行。其他很多情況下，維修備件倉(cang) 儲(chu) 也因此變得沒有必要。理想狀態下，修理店可以使用CAD模型馬上生產(chan) 出所需的替換件。中央倉(cang) 儲(chu) 和備件物流也成為(wei) 多餘(yu) 。為(wei) 了促進激光成型技術的使用，人們(men) 對它進行了多項改進。一方麵，正如慕尼黑大學機床和工業(ye) 管理研究所Harald Krauss所說，係統現在做得更大，我們(men) 可以生產(chan) 超出500毫米的大部件。另一方麵，在其他方向，也出現了越來越多的應用可能性。人們(men) 已經在實驗室通過選擇性激光微熔技術生產(chan) 出小於(yu) 30微米的結構，漢諾威激光研究中心的Matthias Gieseke說。這樣，我們(men) 就可以為(wei) 病患生產(chan) 出定製的微小部件。同時，研究者還在努力尋找更廉價(jia) 的激光源，降低成本，提高效率。

未來，顧客可以設計產(chan) 品

將來新的業(ye) 務模式將成為(wei) 可能：終端用戶將能夠自己設計產(chan) 品並把CAD數據發到生產(chan) 服務商那裏幫他生產(chan) 出來。這種服務已經在手機外殼的生產(chan) 上成為(wei) 可能。這樣的應用需要我們(men) 開發出普通人也能輕鬆使用的CAD程序。一方麵，它應該能夠給顧客提供最大程度的自由度，但另一方麵，也應該有所限製，保證設計產(chan) 品的穩定性，同時也不能侵犯其他公司的商標權。