汽车金属零件制造加工大揭秘，营收千万的不传之秘：激光选区熔化技术

选择性激光熔化（SLM）是目前最成熟、最高效、应用最广泛的直接金属增材制造技术，广泛应用于汽车零部件行业。汽车制造商保时捷开发了一种采用选择性激光熔化技术的新型电子变速器，并更新了差速器以提高效率。沪云基于增材制造理念重新设计了换热器，实现了传统加工方法无法实现的复杂内部几何形状，将换热能力提高了3倍。轮胎制造商米其林采用选择性激光熔化技术直接打印轮胎模具，以延长其使用寿命并减少材料消耗；在批量生产的 i8 Roadster 的量产中，BMW 使用 SLM 技术生产轻量化部件。在汽车行业的研发阶段，选区激光熔化技术被广泛用于汽车行业钣金件的快速设计。由于钣金件形状复杂，壁厚小，尺寸大，支撑大，SLM钣金件成型性能低，尺寸偏差大。 Simufact Addictive 软件基于固定变形法，优化定位方式，支持定位并补偿钣金件的旋转，大大提高了设计的精度和效率。

一块典型的汽车地板，壁厚1.6mm，外形尺寸122mm×55mm×129mm，重量仅为325g，要经过冲压、冲压、折叠、成型三个工序。三套模具的生产成本在2万元左右，生产周期15-20天。适用于精加工后的大件。在成本和周期性方面，生产跟不上汽车行业新车型的快速发展。

使用 Simufact 添加剂优化钣金零件的选择性激光熔化成型工艺可以大大减少成型时间并提高成型零件的质量。将工件放置在垂直模具支架上，如金属板的排列所示，此时工件需要的支撑较少，但模具高度较高。划分像素体积的六边形矩阵是一个最大尺寸为 1.91 mm 的立方体，共划分为 13,750 个单元。

板截面 SLM 形成的不同阶段边界图的最大应力分布为正值表示计算的形状超过原始参考形状，负值表示计算的形状超过原始参考形状。模块。当零件垂直排列时，金属板的整体变形比较均匀，而零件的棱边、棱边和承重面变形较大，最大变形尺寸为0.67mm。据估计，仅 TDM 就需要大约 46 小时的培训。

零件 SLM 侧不同成形步骤中水平定向钣金零件的最大应力分布散点图。估计参与 ALS 大约需要 20 小时。

对比钣金件垂直和水平放置的结果，钣金件垂直放置耗时较长，支撑较小，零件最终变形小，光洁度比较简单，所以垂直放置板变成选定的形状。随后，优化钣金件的垂直支撑，支撑的不同分布和支撑结构影响零件的最终质量。巧妙的设计在很大程度上消除了部件边缘变形，并将最大承载面变形从 0.67mm 降低到 0.47mm。

GF Flex 350 用于汽车钣金件的选择性激光熔炼和冲压。原材料为304L不锈钢球形粉末，粒度为15-53微米。 304L不锈钢铸造工艺主要参数：激光功率300W，激光扫描速度900mm/s，单层铸件厚度0.03mm。由于多个部分是一起打印的，因此总打印时间为 54 小时。零件表面无明显缺陷，力学性能符合设计要求，零件尺寸精度——装配要求。从收到图纸到剩下的交付用时5天，生产周期缩短了16%，生产成本仅为传统工艺的10%，各种试件批量打印效果更佳。 . .

光盘标记器主要由以下模块组成：

装卸站。通常 8 英寸和较小的墨盒使用 12 英寸，较大的墨盒使用 FOUP，一个或多个桌面用于标签、标记和安全等功能。

具有磁盘驱动器扫描功能的机械手。机器人尖端材料应因盘而异，有些盘需要边缘手柄，有些客户需要具有翻转功能的机器人。

粗预调平以增加 UPH 叶片的流量（并非所有制造商都提供）和精定位调平。 FAB种植体通常只有1-2个椎间盘标记，UPH和稳定性是重要和困难的指标。

完整的激光系统，性能可靠稳定。

5. 控制系统和半导体行业认可的应用和通讯软件。主要制造商的标签必须符合SEMI T5、T7、M12或M13规范；可根据客户要求自动加盖序列号，甚至生成校验和； SECS/GEM HSMS 通信必不可少；它可用于跟踪整个过程并产生统计数据。

遮阳板（可选，可选）。根据客户的需要，使用预标记视觉系统来读取光盘上现有的标记，或者使用 Postmark 视觉系统来验证标记的准确性。

7. 真空系统。打标室内需要空气循环和除尘系统来控制印版的含尘量。

8、其他辅助设备如真空、防静电、冷却、状态报警等。

机器人、指南和视觉系统现在是标准配置，但需要经验才能完全集成和操作（尤其是机器人及其培训）。此外，根据机器在 FAB 设施中的位置，机器必须满足洁净室的要求，一般为 1 级。因此，设备供应商必须为所有零件选择合适的材料，以及组装和故障排除环境，车间。它也必须达到一定的水平。 .

从工艺上看，Soft Mark主要是将表层材料熔化并部分汽化，在版面上形成一系列平坦的光斑（光斑的直径和深度随后续工艺而异），不会产生粉尘，形成大量固化物。过多的灰尘会直接污染后面的机器和无尘室环境，小点周围的污垢会对下一道工序造成潜在的风险，使得稳定的激光器和完整的工序在系统中变得更加重要。

对于许多第一代和第二代半导体材料，包括涂层晶圆，IR 波长通常就足够了，有时会使用 SHG。第三代半导体材料，如碳化硅，需要使用紫外激光才能获得良好的效果，而一些透明材料也需要使用紫外或二氧化碳。由于价格低廉，纳秒激光器仍用于标记脉冲持续时间为 10-200ns 的晶圆。

需要注意的是，他们的亚洲同行：由于固态机被严格接受，欧美厂商普遍将机器的技术性能和精度描述为不如实际性能。 GSI元件的圆度、直径、深度和公差以及脉冲间误差小于0.5%的粉尘检测规格（得益于前述的脉冲能量控制实时补偿系统）。

激光脉冲的能量稳定性是标签质量的基础：能量密度、峰值功率和脉冲宽度决定了标签的深度和点的直径，以及聚焦在点表面的形状。零件决定了激光的圆度。地方。由于尖端直径非常小，处理窗口变得非常窄，有时高达 10 µJ 的能量变化会影响尖端质量和粉尘控制。