激光輔助漸進成形技術 輕量化金屬零件創新工藝 (Chinese only)
激光輔助漸進成形技術 輕量化金屬零件創新工藝
鋁合金、鎂合金、鈦合金、高強度鋼等質輕且具有高強度的金屬，在汽車零部件、醫療設備、電子消費品、家庭電器等領域廣泛應用。不過，當傳統的沖壓成形技術應用於製造此類金屬零部件時，經常面臨成形載荷過高、材料成形能力差等問題，對產品質量、生產效率及模具保養，都造成不良影響。為克服傳統高強度輕量化金屬加工過程中的缺陷，生產力局與德國弗勞恩霍夫生產技術研究所（Fraunhofer Institute for Production Technology / IPT）合作，開發了「激光輔助漸進成形技術」，突破了多年來的技術瓶頸。
生產力局智能製造及冶金組首席顧問單銘賢表示，在輕量化金屬的成形過程中，利用激光於變形位置進行局部加熱，既可降低成形載荷，亦可提升輕量化金屬的成形能力，有助提高生產效率20％至40％、延長模具壽命50％以上，有效節省成本。
解決工藝瓶頸的關鍵，是在沖壓成形的過程中，對將發生較大變形的位置集中用激光加熱，提高材料局部的成形能力。由於激光能量集中、容易控制、加熱速度極高，是理想的局部加熱工具，適用於輔助漸進成形技術。
雖然是嶄新的工藝，但廠商毋須更換沖床，只需在模具的適當位置加裝激光加熱裝置，配合技術參數設定，便可以把工件特定部位加熱。工件在局部加熱下進行沖壓，可得出所需的具有複雜幾何形狀的金屬零部件。由於可沿用工廠現有的硬件設備，所以新工藝涉及的投資主要是系統改裝，回本期只需一年左右，視乎設備使用率而定。
生產力局與德國Fraunhofer IPT合作開發的激光輔助漸進成形技術設備。
生產效率提高20％至40％
模具壽命延長50％以上
成形載荷降低30％
提升生產效率和品質
在金屬成形技術中利用激光輔助，能有效提升金屬零件的生產效率和品質。
生產效率方面，材料經過激光輔助加熱之後，其成形載荷可大幅降低30％左右，因而減輕沖壓對模具的磨損，模具壽命甚至可延長數倍，節省模具的維修保養時間及成本。另外，由於激光能量直接被工件吸收，有助縮短加熱和冷卻週期，令生產效率倍增，而且成形後的工件快速散熱至常溫，可避免運輸熱工件的問題。
至於產品品質，由於激光可局部加熱工件，易於控制溫度和能量，因此工藝更加精準靈活，可製造尺寸精準及形狀複雜的零件。利用這種方式提升材料的成形能力，工件成形效果可媲美成本高昂的精沖件（Fine Blanking）。
圖右為使用激光輔助漸進成形技術製造的部件，與圖左的傳統方法相比，可見利用激光可提升材料成形能力，解決裂紋問題。
是次「激光輔助漸進成形技術開發計劃」獲香港金屬製造業協會的支持，邀得三家先導企業試用該技術，主力生產使用高強度金屬的汽車零部件。「計劃」蒐集了工藝參數和生產數據、掌握模具設計方法，並分析技術的可行性、效益、回本期和限制，並把當中的經驗編製成《工藝指南》，供業界參考。下一步，生產力局會讓業界伙伴試用技術，將技術逐步產業化。
「激光輔助漸進成形技術」詳情，或查詢智能製造及冶金顧問服務，歡迎與生產力局聯絡。
