基于3D打印技術(shù)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(shù)的模具制造為重點(diǎn)進(jìn)行分析，從電鑄模、噴涂模具、中低熔點(diǎn)合金模具、復(fù)雜隨形冷卻模具、粉末冶金快速模具、壓蠟?zāi)＞哌@幾方面進(jìn)行深入探索與研究，其目的在于加強(qiáng)模具制造效率與質(zhì)量，為推動(dòng)制造業(yè)有序發(fā)展做鋪墊。

關(guān)鍵詞：3D打印;模具;逆向工程

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

一、在模具制造中3D打印技術(shù)的應(yīng)用

在模具行業(yè)中3D打印技術(shù)主要應(yīng)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(huì)耗費(fèi)大量時(shí)問與費(fèi)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(yīng)用年限，有些時(shí)候還需要布設(shè)相對(duì)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(fù)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(shù)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(shí)間、技術(shù)以及成本等問題。

二、3D打印模具應(yīng)用

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

2、噴涂模具。構(gòu)建該種模具需要把噴涂技術(shù)同增材制造技術(shù)有機(jī)結(jié)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(shù)制得，之后運(yùn)用樹脂和鋁顆粒的混合物當(dāng)作是背襯物，且埋至冷卻管道中，將原型去除進(jìn)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(shù)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(diǎn)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(gòu)成型的流道系統(tǒng)的，致使模具冷卻度達(dá)不到預(yù)期，易導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題。合理應(yīng)用增材制造技術(shù)能夠有效優(yōu)化隨行冷卻的問題，

5、壓蠟?zāi)＞摺４四＞邞?yīng)用了軟膜技術(shù)與光固化成型技術(shù)，該模具的制作周期為48小時(shí)，能夠大大減少企業(yè)研發(fā)時(shí)間，進(jìn)而搶占市場(chǎng)。

6、冶金模具。應(yīng)用SL技術(shù)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(dāng)材料凝結(jié)以后，把生坯件去除掉，之后再通過燒結(jié)的方式將粘結(jié)劑去除，之后進(jìn)行滲銅處理制得成品。

三、3D打印技術(shù)能香替代傳統(tǒng)模具

1、應(yīng)用3D打印技術(shù)制造的零件，其尺寸都會(huì)受到限制。當(dāng)前世界上應(yīng)用3D打印技術(shù)制得最大面積的物件是一臺(tái)激光3D打印機(jī)，其實(shí)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(shù)所制得的模具，無法確保其力學(xué)性。傳統(tǒng)的模具制造，通過在生產(chǎn)中應(yīng)用數(shù)控切削加工展開熱處理或是時(shí)效等工作，來確保構(gòu)件的力學(xué)功能，而應(yīng)用3D打印技術(shù)明顯不能完成上述工作，盡管，3D打印技術(shù)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(gòu)件的內(nèi)在性能的。因此，若想該問題得到有效優(yōu)化，務(wù)必要找到更加完美的原材料、優(yōu)化3D打印技術(shù)，并想方設(shè)法加強(qiáng)3D打印技術(shù)所制造的模具的韌性、強(qiáng)度等同力學(xué)性能相關(guān)的方面。這也是諸多制造廠只將3D打印技木當(dāng)作一個(gè)過渡，例如，在制作原版模型時(shí)，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(shù)能夠利用的材料種類比較少。而傳統(tǒng)制造領(lǐng)域所應(yīng)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(shù)能夠利用的材料少不說，還十分依賴進(jìn)口，但進(jìn)口材料也會(huì)有所限制，這便致使能夠應(yīng)用到工業(yè)中的材料就更少。若是3D打印技術(shù)制造構(gòu)件時(shí)，材料受限，會(huì)致使制造成本大大提高。

4、3D打印技術(shù)所制造的構(gòu)建表面粗糙度與尺寸精度不能滿足精密模具實(shí)際需求，致使其需要展開后續(xù)加工工作，進(jìn)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(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

通過上述闡述可知，3D打印技術(shù)含有諸多優(yōu)點(diǎn)，如便捷、應(yīng)用范圍廣，但是其會(huì)受到力學(xué)性能與材料所限制，不但價(jià)格昂貴，還受尺寸約束。因此，在國內(nèi)3D打印技術(shù)的應(yīng)用同國外3D打印技術(shù)的應(yīng)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(shù)，而國內(nèi)才剛剛起步。盡管如此，但有關(guān)人員也不能忽略3D打印技術(shù)為我國模具制造帶來的轉(zhuǎn)變。把3D打印技術(shù)切實(shí)融人到模具制造中是未來發(fā)展的必然走向，只是若想實(shí)現(xiàn)廣泛利用還需要一些時(shí)間與不斷的努力。

我國當(dāng)前主要將3D打印技術(shù)應(yīng)用到產(chǎn)品樣板制作與產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。基于此，能夠看出3D打印技術(shù)模具領(lǐng)域中應(yīng)用環(huán)節(jié)為樣品生產(chǎn)。應(yīng)用3D打印技術(shù)制造的模具應(yīng)用到樣品生產(chǎn)中，之后對(duì)生產(chǎn)出的樣品結(jié)構(gòu)、性能、結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效測(cè)試，若是測(cè)試合格便說明此種模具結(jié)構(gòu)合計(jì)高效科學(xué)，能夠廣泛利用，之后的階段的依舊應(yīng)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(shù)只是一個(gè)輔助工具，主要應(yīng)用在產(chǎn)品研發(fā)階段。

綜上所述，對(duì)于模具制造而言，3D打印技術(shù)十分重要，其能夠使模具外觀、結(jié)構(gòu)以及性能提升到新高度，但是其應(yīng)用費(fèi)用較高，對(duì)于中小型制造業(yè)來講無法承擔(dān)，基于此，有關(guān)人員應(yīng)適當(dāng)應(yīng)用3D打印技術(shù)，若是沒有特殊需求，在實(shí)際工作中依舊利用傳統(tǒng)制造技術(shù)，推動(dòng)制造業(yè)長遠(yuǎn)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?yàn)槟＞呓Y(jié)合智能制造加3d打印。