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Applications 应用天地

超快微加工

飞秒激光加工用于原型制作和批量生产

文/Bill Peatman，Microlution公司

对 于小型精密零件制造商而 有多年的历史，因为这种方式设置快 意味着用于创建原型的完全相同的工
具、设备和工艺过程，也同样适用于
言，一直以来原型制作都
速，并且可以实现高精度。此外，这
是他们面临的一项挑战。 种方式也不存在工具磨损对精度和可 零件的大规模生产。图 2 显示了早期
为什么这么说呢？因为当零件的精度 重复性所带来的影响。 的飞秒激光器（上图）和 CNC 飞秒
要求达到微米量级时，就很难创建可 然而，微型零件的激光原型制作 激光微加工平台（下图）。
大规模制造的零件原型。虽然通过 3D 却存在着更大的挑战，因为存在较为 工业级飞秒激光微加工平台的出
打印的方式几乎能够制造任何产品原 显著的热影响区（HAZ），其造成的 现，使得新零件和新产品的快速设计
型——从微型植入式医疗器件到完整 热损伤（熔化、毛刺或重铸）对于那 与制造成为可能。一旦确定了产品原
的汽车发动机，但是如果创建产品原 些对精度要求很高的微型零件而言， 型，从原型到产品批量生产的时间已
型所使用的设备和过程，与实际生产 还是难以接受的。 经大幅缩短。使用飞秒激光器实现从
制造中使用的设备和过程不同，则意 针对这种情况，超快激光提供了 产品原型到成品零件制造的下一代设
味着利用现有的生产设备，这个产品 一种可行的解决方案。脉冲宽度在飞 计案例，包括 OLED 面板、燃料喷
很可能不具备可制造性，这将延迟产 秒量级的激光器，能够实现无热损伤 射器喷嘴和上文提到的冠状动脉支架
品的上市时间。换句话说，快速原型 的激光加工。这意味着可以使用超快 （见图 3）。
制作并不总是意味着快速产品开发。 激光实现完美的微型零件原型制作。
图 1 中给出了分别用纳秒激光（上图）
激光解决方案 和飞秒激光（下图）加工的冠状动脉
激光加工平台用于原型制作已经 支架样品的图像。

商用级飞秒激光器
多年来，飞秒激光器在原型制作
方面一直遭受着与 3D 打印类似的局
限性。对于在实验室环境中创建产品
原型而言，飞秒激光器非常适宜 ；但
是对于全面的大规模制造来说，飞秒
激光器还并不够强大，因此依然存在
着原型的可制造性问题。
近年来，随着商业级飞秒激光器
和能够提供稳定性、零件处理和光束
控制的制造平台的出现，在 24/7 的
制造环境中实现微型零件上的可重复
图1：冠状动脉支架样品图，上图是使用纳秒激光 图2：早期的飞秒激光器（上图）和CNC飞秒激光
加工的，而下图是使用飞秒激光加工的。 的精密材料去除，已经成为可能。这 微加工平台（下图）。

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