激光烧结技术在制造业中的应用(上)

张有成

　　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。
2 E1 D  u+ [9 A! v, \$ j　　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。
1 m1 W% i& n% ^4 s5 ~, n2 r　　塑料零件的加工
8 W7 }$ E% ~* ]+ a4 I# h2 D/ P　　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。
4 d0 y' i$ i9 V0 L: w: k4 T　　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。
# W1 p1 A* K( A7 _　　2.用扫描仪扫描这个蜡铸件来得到三维数据。
% @. I, K2 P; Q! E　　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。
9 s- _. B- }4 T　　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。
文章关键词： 激光   制造业