基于3D打印技術的模具制造

石海明

(天津市中環(huán)三峰電子有限公司，天津300000)

摘要：本文主要以3D打印技術的模具制造為重點進行分析，從電鑄模、噴涂模具、中低熔點合金模具、復雜隨形冷卻模具、粉末冶金快速模具、壓蠟模具這幾方面進行深入探索與研究，其目的在于加強模具制造效率與質(zhì)量，為推動制造業(yè)有序發(fā)展做鋪墊。

關鍵詞：3D打印;模具;逆向工程

3D打印技術為一種新興技術，其在模具制造中具有至關重要的地位，是保證模具制造速度的基礎，也是確保模具制造質(zhì)量的關鍵，因此，相關人員需給予3D打印技術高度重視，促使其存在的效用與價值在模具制造中充分的發(fā)揮出，為提升制造業(yè)經(jīng)濟效益提供有利條件，促使制造業(yè)在繁雜的經(jīng)濟市場中占據(jù)主體地位。本文主要闡述基于3D打印技術的模具制造，具體如下。

一、在模具制造中3D打印技術的應用

在模具行業(yè)中3D打印技術主要應用到新產(chǎn)品研發(fā)中。傳統(tǒng)模具制作包含諸多加工方式，如電加工、車銑刨磨鉆等。這些方式不但工藝繁雜，并且還會耗費大量時問與費用影響新興產(chǎn)品上市的速度。最為主要的是，為了模具成型與應用年限，有些時候還需要布設相對繁雜的冷卻系統(tǒng)。而傳統(tǒng)加工大多數(shù)利用鉆直孔來替代，但在復雜的成型體系中，鉆直孔無法確保產(chǎn)品質(zhì)量，因此，利用3D打印技術快速制造模具，能夠?qū)崿F(xiàn)小批量生產(chǎn)模具或是試制。如此便能優(yōu)化時間、技術以及成本等問題。

二、3D打印模具應用

1、電鑄模。其不僅結合了傳統(tǒng)電鑄，還結合了增材制造，它一般會對增材制造原型表層進行拋光、打磨、涂抹電鍍層以后，把其擱置到電鍍槽內(nèi)進行電鑄，進而獲取金屬殼層。當?shù)玫诫婅T原型外層以后，再利用高溫把原型去除掉，進而得到所需的電鑄膜。好比飛機模型所利用的發(fā)泡模。

2、噴涂模具。構建該種模具需要把噴涂技術同增材制造技術有機結合起來。其主要過程是碰用噴槍在原型表面噴射2mm左有金屬殼層，確保該原型一定是由增材制造技術制得，之后運用樹脂和鋁顆粒的混合物當作是背襯物，且埋至冷卻管道中，將原型去除進而得到噴涂模具。

3、合金模具。其主要過程是依靠增材制造技術所制得的原型，再把原型轉(zhuǎn)變?yōu)楣枘z膜，再將硅膠模轉(zhuǎn)變石膏模，之后利用石膏模獲得熔點較低的合金模具。他能夠且其是滿足汽車覆蓋件的模具需求。

4、冷卻模具。利用傳統(tǒng)的加工方式是無法建構成型的流道系統(tǒng)的，致使模具冷卻度達不到預期，易導致產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題。合理應用增材制造技術能夠有效優(yōu)化隨行冷卻的問題，

5、壓蠟模具。此模具應用了軟膜技術與光固化成型技術，該模具的制作周期為48小時，能夠大大減少企業(yè)研發(fā)時間，進而搶占市場。

6、冶金模具。應用SL技術所制得的原型轉(zhuǎn)變?yōu)楣枘z中間處的轉(zhuǎn)換模，再把混有樹脂粘合劑的鋼粉末注入至中間模之中，當材料凝結以后，把生坯件去除掉，之后再通過燒結的方式將粘結劑去除，之后進行滲銅處理制得成品。

三、3D打印技術能香替代傳統(tǒng)模具

1、應用3D打印技術制造的零件，其尺寸都會受到限制。當前世界上應用3D打印技術制得最大面積的物件是一臺激光3D打印機，其實際尺寸為1.8×1.8m，并不能滿足一些大型制造業(yè)模具制造需求。

2、3D打印技術所制得的模具，無法確保其力學性。傳統(tǒng)的模具制造，通過在生產(chǎn)中應用數(shù)控切削加工展開熱處理或是時效等工作，來確保構件的力學功能，而應用3D打印技術明顯不能完成上述工作，盡管，3D打印技術所制造的零件從表層看與傳統(tǒng)工藝制造的并無太大差異，但其是無法確保構件的內(nèi)在性能的。因此，若想該問題得到有效優(yōu)化，務必要找到更加完美的原材料、優(yōu)化3D打印技術，并想方設法加強3D打印技術所制造的模具的韌性、強度等同力學性能相關的方面。這也是諸多制造廠只將3D打印技木當作一個過渡，例如，在制作原版模型時，或是制作要求不那么多的小批量生產(chǎn)與試制的工作。

3、3D打印技術能夠利用的材料種類比較少。而傳統(tǒng)制造領域所應用的材料種類比較多，依據(jù)不同的利用要求選取不同的材料，但3D打印技術能夠利用的材料少不說，還十分依賴進口，但進口材料也會有所限制，這便致使能夠應用到工業(yè)中的材料就更少。若是3D打印技術制造構件時，材料受限，會致使制造成本大大提高。

4、3D打印技術所制造的構建表面粗糙度與尺寸精度不能滿足精密模具實際需求，致使其需要展開后續(xù)加工工作，進而致使模具制造周期增加與成本增多。

四、在我國模具中3D打印技術應用現(xiàn)狀

通過上述闡述可知，3D打印技術含有諸多優(yōu)點，如便捷、應用范圍廣，但是其會受到力學性能與材料所限制，不但價格昂貴，還受尺寸約束。因此，在國內(nèi)3D打印技術的應用同國外3D打印技術的應用有很大差異，比如國外醫(yī)療、義齒等方面皆在普遍利用3D打印技術，而國內(nèi)才剛剛起步。盡管如此，但有關人員也不能忽略3D打印技術為我國模具制造帶來的轉(zhuǎn)變。把3D打印技術切實融人到模具制造中是未來發(fā)展的必然走向，只是若想實現(xiàn)廣泛利用還需要一些時間與不斷的努力。

我國當前主要將3D打印技術應用到產(chǎn)品樣板制作與產(chǎn)品設計中。基于此，能夠看出3D打印技術模具領域中應用環(huán)節(jié)為樣品生產(chǎn)。應用3D打印技術制造的模具應用到樣品生產(chǎn)中，之后對生產(chǎn)出的樣品結構、性能、結構進行有效測試，若是測試合格便說明此種模具結構合計高效科學，能夠廣泛利用，之后的階段的依舊應用傳統(tǒng)加工方法(如圖一)制作生產(chǎn)模具。以便大規(guī)模生產(chǎn)。因此，現(xiàn)階段的3D打印技術只是一個輔助工具，主要應用在產(chǎn)品研發(fā)階段。

綜上所述，對于模具制造而言，3D打印技術十分重要，其能夠使模具外觀、結構以及性能提升到新高度，但是其應用費用較高，對于中小型制造業(yè)來講無法承擔，基于此，有關人員應適當應用3D打印技術，若是沒有特殊需求，在實際工作中依舊利用傳統(tǒng)制造技術，推動制造業(yè)長遠發(fā)展。

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作者簡介：

王海明(1989-)，男，浙江省，漢，助理工程師，大專，研究方向為模具結合智能制造加3d打印。