激光烧结技术在制造业中的应用

作者：Dr. Christof M. Stotko

欢迎访问e展厅 展厅 5 三维打印机展厅 三维打印机, 快速成型机, 3D打印材料/光固化材料, 快速成型制造软件, ... 电子化制造意味着可以直接从三维CAD数据来进行快速、灵活且划算的生产。 许多工业都面临着产品生产周期不断变短而开发周期却持续上升的问题。此外，客户们开始要求产品必须根据他们的要求来制作。这导致了许多的公司在客户要求某产品时，尚未准备好要开发它。为了避免这种不利情况，许多公司在他们的业务中加入了相当一部分数量的产品参数。这就导致了市场机会没有上升的情况下产品开发、生产和销售的复杂性却上升了。这样，投入市场的每种商品的赢利时间就变短了。 一个可能的解决方案就是采用新的手段进行产品的开发、生产和销售。这些手段共同特点就是他们严重依赖于客户参与到公司增加附加值的环节中。极端的情况就是所谓的“开放式技术革新”，客户与公司合作一起创造他/她自己的技术革新。然而，“开放式技术革新”要求一种可以支持直观的产品设计的生产手段。激光烧结就是这样一项技术。它允许直接从CAD的数据进行生产，这样，它就允许自由设计，因为产品设计不像基于加工的传统设计过程那样受到限制。 激光烧结是如何工作的 自从二十世纪九十年代早期，激光烧结就成为产品开发的一项成功的工具。作为快速原型设计理念的技术解决方案，基于三维CAD数据它能够在几天内就得到功能完全的原型，模具或模型，有助于大大减低投入市场的时间。该技术的改进和相关知识的增加从许多方面扩大了它的使用范围。目前，激光烧结是电子化制造的关键技术，它直接从CAD文件进行快速、灵活和划算的生产。 激光烧结是一项分层加工制造技术，这项技术的前提是物件的三维数据可用。而后三维的描述被转化为一整套切片，每个切片描述了确定高度的零件横截面。激光烧结机器通过把这些切片一层一层的累积起来，从而得到所要求的物件。在每一层，激光能量被用于将粉末熔化。借助于扫描装置，激光能量被“打印”到粉末层上，这样就产生了一个固化的层，该层随后成为完工物件的一部分。下一层又在第一层上面继续被加工，一直到整个加工过程完成。 塑料零件的加工 助听器行业强烈的要求其产品能够进行定制。因为成功的助听产品严重的依赖于它对耳道解剖学特性的适应，该工业不能提供任何大规模制造的产品。 利用激光烧结来生产助听设备的过程如下： 1. 用蜡铸件制作一个耳道解剖体的复制件。 2. 用扫描仪扫描这个蜡铸件来得到三维数据。 3. 在三维数据中加入一个标识码，在激光烧结过程后可以用来帮助辨识得到的助听器外壳。 4. 激光烧结外壳。 5. 将激光烧结的外壳和电子元件结合起来。 在助听设备工业，激光烧结已经成为制造过程的选择。 制造过程以同样的效率工作，而不管是一批相同的产品还是不同的（一次写入性）产品。激光烧结系统的造型包络中可以放置几百个助听器外壳，这样一个晚上就能生产几百个产品。电子化制造充分体现了它的潜力：在没有两个一样的零件的情况下，可以直接利用三维CAD数据进行制造过程是十分关键的功能。在产品生产的后期，该数据可以被重复使用来制造与原件几何结构一样的备件，每个部件在外壳内都有一个序列号，作为病人使用的辨别码。 在激光烧结技术的现有水准上，每台塑料激光烧结机器每年可以产出100,000个助听器外壳。 Hammtronic操纵杆“Hi-Drive智能驱动” FIT公司成功的应用了直接金属激光烧结技术（DMLS）。这个业务部门为一种提供了施工车辆提供了创新、复杂的操纵杆转向系统的快速开发和经济的小批量生产。操纵杆流水线包括了15个塑料组件和其他电子器件、机械装置和开关。技术要求包括：在苛刻的施工现场中的高可靠性，复杂的几何装置要求塑料部件有高精度，此外由于要参加展会，要求的开发周期很短。 FIT公司决定利用DMLS技术来构造14项工具。利用激光烧结工具制造了超过70,000个注射制模生产的零件。另一个组件直接利用了塑料的激光烧结技术。整个运转时间是九周，其中还有因为客户设计上的变动带来的三周的拖延。通过选择激光烧结技术作为生产手段，FIT公司能够减低项目的成本，与传统过程相比降低了50%。 利用激光烧结来进行电子化制造在许多不同的工业已经成为可行的方案。需要强调的重点是，该技术不仅在快速成型环境里可行，而且在多品种的复杂产品的一系列生产中也是可行的。在那些产品可以通过激光烧结技术进行金属或者塑料生产的领域，电子化制造的影响最大。通过避免工具加工带来的时间和成本的消耗，利用激光烧结目标产品使得某些工业与竞争行业相比，竞争优势得到提高。 正如上述的应用实例，激光烧结通过提供快速的提供合适工具，可以促进经济效益。如果所要求的工具复杂度很高，这项技术更显出其优势。从Hammtronic操纵杆的例子可以看出，利用激光烧结来生产工具可以降低开发过程的宝贵时间。 激光烧结不仅是一项用于快速成型的有效工具，而且日益成为那些面对大量不同复杂产品的工业中制造工艺的选择。 FIT公司决定利用DMLS技术来构造14项工具。利用激光烧结工具制造了超过70,000个注射制模生产的零件。另一个组件直接利用了塑料的激光烧结技术。整个运转时间是九周，其中还有因为客户设计上的变动带来的三周的拖延。通过选择激光烧结技术作为生产手段，FIT公司能够减低项目的成本，与传统过程相比降低了50%。 利用激光烧结来进行电子化制造在许多不同的工业已经成为可行的方案。需要强调的重点是，该技术不仅在快速成型环境里可行，而且在多品种的复杂产品的一系列生产中也是可行的。在那些产品可以通过激光烧结技术进行金属或者塑料生产的领域，电子化制造的影响最大。通过避免工具加工带来的时间和成本的消耗，利用激光烧结目标产品使得某些工业与竞争行业相比，竞争优势得到提高。 正如上述的应用实例，激光烧结通过提供快速的提供合适工具，可以促进经济效益。如果所要求的工具复杂度很高，这项技术更显出其优势。从Hammtronic操纵杆的例子可以看出，利用激光烧结来生产工具可以降低开发过程的宝贵时间。 激光烧结不仅是一项用于快速成型的有效工具，而且日益成为那些面对大量不同复杂产品的工业中制造工艺的选择。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (1/3/2006)