｜雷射附加製造技術的發展現況

摘要：近二十年來，RP快速原型技術可以視為製造業的一場寧靜革命，最初以少量多樣式快速提供設計原型而站穩腳步，經過前端CAD方法不斷的改進，新的材料和加工機具紛紛出現，現今產量及品質已非往悉可比，所以業者和研究人員也將之改名為附加製造以凸顯其進步。雷射的進步也是一日千里，功率、價格和精準度提供了製造業一個極佳的加工機具，雷射附加製造的前景可以說是方興未艾。本文即簡單介紹雷射附加製造現況。

關鍵詞：雷射附加製造、快速原型、電腦輔助設計、微積技術、雷射微焊接、雷射沈積技術、雷射直寫

Keywords：Laser Additive Manufacturing (LAM), Rapid Prototyping (RP), Computer Aided Design (CAD), Micro Integration Technology (MIT), Laser Micro-welding, Laser Deposition Technology, Laser direct-write

前言
十八世紀的工業革命，以機器代替人力，工業量產取代了手工製造，而將世界帶進了機器時代，對人類文明的進程，產生了巨大的變革；而二十一世紀的今日，數位科技的快速進步，又悄悄地掀起一場當代的工業革命，新的生產模式快速原型（Rapid Prototyping, RP）、加層製造（Additive Layer Manufacturing, ALM）正在醞釀成型，這樣的方式省卻了生產線、組裝、倉儲、廢料、運輸……等傳統流程，有效的縮短了設計人和使用者之間的距離，讓產品可以達到完全的客製化、個性化，且不易遭仿冒複製。

以往快速原型的特徵是小量多樣，但是經過多年的材料製程及電腦輔助設計（Computer Aided Design, CAD）快速進步，可以大產量的快速製造（Rapid Manufacturing）已逐漸實現，這使得從設計到量產的製程簡化，時間也大幅縮短，這個製造方法也正名為附加製造（Additive Fabrication）。大面積雷射焊接或小面積的表面補焊可以視為雷射在雷射附加製造（Laser Additive Manufacturing ,LAM）起初的應用。但是現今雷射發展快速，功率、光束品質、精準度都大幅提升，價格亦日益普及，應用雷射在快速製造可以大幅改善成品的精密度，減少後製的必要性，進而提升品質及產量。

本文將簡單介紹一般快速製造的流程，現今雷射附加製造的各種應用及其優劣點，並討論未來發展方向。

快速原型（Rapid Prototyping, RP）這個名詞在工業製造裏泛指在最後定型量產或產品上市前，能快速提供一個展示或原始型態產品的製造程序。換言之，不論是軟硬體工程它的目的主要是在產品發展過程中，第一時間內提供客户測試創意的過渡性模型。然而經過貳十年的發展，它不再只能提供未完成的測試品，更可以完成一步到位的上市成品。為了因應這些科技的新發展，所以雖然有一些爭議，美國材料與試驗學會（ASTM）同意將納入之製造標準更名為附加製造。由於附加製造提供了一套彈性有効的生產方法，全世界的設備及服務營收均穩定成長。圖一是自1993年來設備及服務的估計值，2009-2010年受全球景氣影響略有下滑，但預估在2010-2011年二者加總起來仍有接近120億美金的總營業額。