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应用激光技术革新生产工艺

2013-03-27 08:42
老猫
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  慕尼黑专家预计由于激光快速成型技术的出现,生产工程将出现一次划时代的革新。该技术能在不增加成本的前提下极大提高工艺复杂度和独立性。LASER World of PHOTONICS 2013慕尼黑国际应用激光、光电技术博览会暨光学技术大会将于2013年5月13-16日同时在慕尼黑展览中心开办--本届展会将着重推出该领域的最新发展和未来趋势。

  到目前为止,业界有个不容置疑的规则:工件越复杂,量越小,价格就越贵。但是,激光快速成型技术即将让这种规则消失:"免费复杂工艺"或"免费个性化"是最近的流行词。这是因为,现在一个工件的生产成本只取决于所使用的材料。先进的激光系统可以直接使用CAD数据生产,传统模具和压模都已经不再必要,而被激光所取代。该技术省下了生产模具和压模的成本和时间--同时也为设计工程师开创了新的未来。它的将来远不会止步于生产,而将对整个光电产业链带来全新的改变。

  Fraunhofer激光技术研究所(ILT)的Wilhelm Meiners博士解释说:"直接成型的生产方式使得我们几乎可以生产任何难度的东西,包括那些具有内部结构的工件。这让我们可以随心所欲的设计,而不必考虑传统生产工艺的限制。"在应用研讨会上,这位ILT的主席和宝马集团的Maximilian Meixlsperger一起就相关问题做了演讲。该研讨会是国际光学技术大会的一部分,在展览中心附近的慕尼黑国际会议中心(ICM)举行,并与迎来40周年庆典的LASER World of PHOTONICS 2013一起带来行业最新进展。

  使用系列生产材料分层生产工件

  所有的快速成型工艺都有一个共同点,即工件包含多层材料,每层仅有几微米厚。该技术使用在传统立体光刻工艺中使用光照固化的塑料,然后采用激光一次性固化一层。激光烧结技术将塑料、陶瓷或金属粉"烘烤"到一起。但其中最大的变化是选择性激光烧熔(SLM)技术的出现。它可以将金属、陶瓷或塑料粉分层融化到工件上。激光金属烧熔沉积的方法可以用于修补。ILT专家Meiners解释说:"与其他生成性工艺比较,SLM的主要优势在于其所使用的金属材料如典型的铸造合金AlSi10Mg,或者重要的植入材料如TiAl6V4。"通过烧熔,工件的纯度几乎可以达到100%,从而和原件具有相同的强度--这就比通过"烘烤"将材料粉烧结的方法要好。据Meiners介绍,"这样,SLM组件的机械性能能达到所使用的材料的极限。"

  降低成本或个性化:医疗技术发展

  该技术的首个应用领域是牙科,越来越多的牙医开始使用SLM来生产金属牙冠和牙桥,这样可以将生产成本降低一半还多。通过该技术,牙医需要手工完成的就只剩下贴面。由于亚冠和牙桥的生产能够全自动完成,且基本上可以隔天完成,这就给德国在低收入国家市场的竞争力带来了相当强的促进作用。如果未来可以直接扫描病患口腔中的牙齿,那么就不再需要咬牙模,从而节省更多时间。生成性工艺也给医疗工程带来了新进展,让个性化植入和钻孔模板更加简单,并能根据每位病患的骨头进行调整。

  大量节省时间和材料

  这类工艺往往能够给很多工业应用带来诸多优势。其中最突出的例子就是它能够在发动机整体叶盘(BLISK)的生产过程中节省材料、成本和时间。BLISK叶盘不是单个的叶片,而是整体生产后固定到毂上。使用传统技术雕刻出这种叶片会消耗大量时间和材料,并造成非常大的浪费。Fraunhofer ILT研究所已经使用激光沉积焊接技术生产发动机整体叶盘,将生产时间缩短到2/3,同时材料消耗降低60%。

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