專家預(yù)計(jì)由于激光快速成型技術(shù)的出現(xiàn)，生產(chǎn)工程將出現(xiàn)一次劃時代的革新。該技術(shù)能在不增加成本的前提下極大提高工藝復(fù)雜度和獨(dú)立性。LASER World of PHOTONICS 2013慕尼黑國際應(yīng)用激光、光電技術(shù)博覽會暨光學(xué)技術(shù)大會將于2013年5月13-16日同時在慕尼黑展覽中心開辦——本屆展會將著重推出該領(lǐng)域的最新發(fā)展和未來趨勢。

      到目前為止，業(yè)界有個不容置疑的規(guī)則：工件越復(fù)雜，量越小，價格就越貴。但是，激光快速成型技術(shù)即將讓這種規(guī)則消失：“免費(fèi)復(fù)雜工藝”或“免費(fèi)個性化”是最近的流行詞。這是因?yàn)?，現(xiàn)在一個工件的生產(chǎn)成本只取決于所使用的材料。先進(jìn)的激光系統(tǒng)可以直接使用CAD數(shù)據(jù)生產(chǎn)，傳統(tǒng)模具和壓模都已經(jīng)不再必要，而被激光所取代。該技術(shù)省下了生產(chǎn)模具和壓模的成本和時間——同時也為設(shè)計(jì)工程師開創(chuàng)了新的未來。它的將來遠(yuǎn)不會止步于生產(chǎn)，而將對整個光電產(chǎn)業(yè)鏈帶來全新的改變。

Fraunhofer激光技術(shù)研究所（ILT）的Wilhelm Meiners博士解釋說：“直接成型的生產(chǎn)方式使得我們幾乎可以生產(chǎn)任何難度的東西，包括那些具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的工件。這讓我們可以隨心所欲的設(shè)計(jì)，而不必考慮傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的限制。”在應(yīng)用研討會上，這位ILT的主席和寶馬集團(tuán)的Maximilian Meixlsperger一起就相關(guān)問題做了演講。該研討會是國際光學(xué)技術(shù)大會的一部分，在展覽中心附近的慕尼黑國際會議中心（ICM）舉行，并與迎來40周年慶典的LASER World of PHOTONICS 2013一起帶來行業(yè)最新進(jìn)展。

使用系列生產(chǎn)材料分層生產(chǎn)工件

所有的快速成型工藝都有一個共同點(diǎn)，即工件包含多層材料，每層僅有幾微米厚。該技術(shù)使用在傳統(tǒng)立體光刻工藝中使用光照固化的塑料，然后采用激光一次性固化一層。激光燒結(jié)技術(shù)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(shù)的出現(xiàn)。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于修補(bǔ)。ILT專家Meiners解釋說：“與其他生成性工藝比較，SLM的主要優(yōu)勢在于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(dá)到100%，從而和原件具有相同的強(qiáng)度——這就比通過“烘烤”將材料粉燒結(jié)的方法要好。據(jù)Meiners介紹，“這樣，SLM組件的機(jī)械性能能達(dá)到所使用的材料的極限。”

降低成本或個性化：醫(yī)療技術(shù)發(fā)展

該技術(shù)的首個應(yīng)用領(lǐng)域是牙科，越來越多的牙醫(yī)開始使用SLM來生產(chǎn)金屬牙冠和牙橋，這樣可以將生產(chǎn)成本降低一半還多。通過該技術(shù)，牙醫(yī)需要手工完成的就只剩下貼面。由于亞冠和牙橋的生產(chǎn)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力帶來了相當(dāng)強(qiáng)的促進(jìn)作用。如果未來可以直接掃描病患口腔中的牙齒，那么就不再需要咬牙模，從而節(jié)省更多時間。生成性工藝也給醫(yī)療工程帶來了新進(jìn)展，讓個性化植入和鉆孔模板更加簡單，并能根據(jù)每位病患的骨頭進(jìn)行調(diào)整。

大量節(jié)省時間和材料

這類工藝往往能夠給很多工業(yè)應(yīng)用帶來諸多優(yōu)勢。其中最突出的例子就是它能夠在發(fā)動機(jī)整體葉盤（BLISK）的生產(chǎn)過程中節(jié)省材料、成本和時間。BLISK葉盤不是單個的葉片，而是整體生產(chǎn)后固定到轂上。使用傳統(tǒng)技術(shù)雕刻出這種葉片會消耗大量時間和材料，并造成非常大的浪費(fèi)。Fraunhofer ILT研究所已經(jīng)使用激光沉積焊接技術(shù)生產(chǎn)發(fā)動機(jī)整體葉盤，將生產(chǎn)時間縮短到2/3，同時材料消耗降低60%。

航空及汽車業(yè)受益匪淺

航空和汽車行業(yè)將尤其受益于這種技術(shù)帶來的幾乎無限制的幾何構(gòu)造自由度，同時也能提高產(chǎn)品的環(huán)保性。在設(shè)計(jì)中，它們可以窮盡所有的幾何可能性來降低重量。在一些飛機(jī)部件的生產(chǎn)中，甚至可以節(jié)省60%的成本。在汽車行業(yè)，該技術(shù)通過拓?fù)鋬?yōu)化讓輪轂軸承的重量降低40%?？焖俪尚图夹g(shù)帶來的小批量生產(chǎn)成本下降也給這兩個行業(yè)帶來了不小的好處。例如在汽車行業(yè)中，顧客都在尋求更大程度的個性化。使用該技術(shù)，生產(chǎn)商就可以低成本地給他們提供一些小批量的個性化可選件。

替換件訂單生產(chǎn)，無需倉儲

最后，激光技術(shù)還給維修工藝帶來了全新前景。如上面所說的發(fā)動機(jī)整體葉盤維修就可以使用激光沉積焊接技術(shù)以較低成本進(jìn)行。其他很多情況下，維修備件倉儲也因此變得沒有必要。理想狀態(tài)下，修理店可以使用CAD模型馬上生產(chǎn)出所需的替換件。中央倉儲和備件物流也成為多余。為了促進(jìn)激光成型技術(shù)的使用，人們對它進(jìn)行了多項(xiàng)改進(jìn)。一方面，正如慕尼黑大學(xué)機(jī)床和工業(yè)管理研究所Harald Krauss所說，系統(tǒng)現(xiàn)在做得更大，我們可以生產(chǎn)超出500毫米的大部件。另一方面，在其他方向，也出現(xiàn)了越來越多的應(yīng)用可能性。人們已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室通過選擇性激光微熔技術(shù)生產(chǎn)出小于30微米的結(jié)構(gòu)，漢諾威激光研究中心的Matthias Gieseke說。這樣，我們就可以為病患生產(chǎn)出定制的微小部件。同時，研究者還在努力尋找更廉價的激光源，降低成本，提高效率。

未來，顧客可以設(shè)計(jì)產(chǎn)品

將來新的業(yè)務(wù)模式將成為可能：終端用戶將能夠自己設(shè)計(jì)產(chǎn)品并把CAD數(shù)據(jù)發(fā)到生產(chǎn)服務(wù)商那里幫他生產(chǎn)出來。這種服務(wù)已經(jīng)在手機(jī)外殼的生產(chǎn)上成為可能。這樣的應(yīng)用需要我們開發(fā)出普通人也能輕松使用的CAD程序。一方面，它應(yīng)該能夠給顧客提供最大程度的自由度，但另一方面，也應(yīng)該有所限制，保證設(shè)計(jì)產(chǎn)品的穩(wěn)定性，同時也不能侵犯其他公司的商標(biāo)權(quán)。