基于3D打印技术的模具制造

基于3D打印技术的模具制造

石海明

(天津市中环三峰电子有限公司，天津300000)

摘要：本文主要以3D打印技术的模具制造为重点进行分析，从电铸模、喷涂模具、中低熔点合金模具、复杂随形冷却模具、粉末冶金快速模具、压蜡模具这几方面进行深入探索与研究，其目的在于加强模具制造效率与质量，为推动制造业有序发展做铺垫。

关键词：3D打印;模具;逆向工程

3D打印技术为一种新兴技术，其在模具制造中具有至关重要的地位，是保证模具制造速度的基础，也是确保模具制造质量的关键，因此，相关人员需给予3D打印技术高度重视，促使其存在的效用与价值在模具制造中充分的发挥出，为提升制造业经济效益提供有利条件，促使制造业在繁杂的经济市场中占据主体地位。本文主要阐述基于3D打印技术的模具制造，具体如下。

一、在模具制造中3D打印技术的应用

在模具行业中3D打印技术主要应用到新产品研发中。传统模具制作包含诸多加工方式，如电加工、车铣刨磨钻等。这些方式不但工艺繁杂，并且还会耗费大量时问与费用影响新兴产品上市的速度。最为主要的是，为了模具成型与应用年限，有些时候还需要布设相对繁杂的冷却系统。而传统加工大多数利用钻直孔来替代，但在复杂的成型体系中，钻直孔无法确保产品质量，因此，利用3D打印技术快速制造模具，能够实现小批量生产模具或是试制。如此便能优化时间、技术以及成本等问题。

二、3D打印模具应用

1、电铸模。其不仅结合了传统电铸，还结合了增材制造，它一般会对增材制造原型表层进行抛光、打磨、涂抹电镀层以后，把其搁置到电镀槽内进行电铸，进而获取金属壳层。当得到电铸原型外层以后，再利用高温把原型去除掉，进而得到所需的电铸膜。好比飞机模型所利用的发泡模。

2、喷涂模具。构建该种模具需要把喷涂技术同增材制造技术有机结合起来。其主要过程是碰用喷枪在原型表面喷射2mm左有金属壳层，确保该原型一定是由增材制造技术制得，之后运用树脂和铝颗粒的混合物当作是背衬物，且埋至冷却管道中，将原型去除进而得到喷涂模具。

3、合金模具。其主要过程是依靠增材制造技术所制得的原型，再把原型转变为硅胶膜，再将硅胶模转变石膏模，之后利用石膏模获得熔点较低的合金模具。他能够且其是满足汽车覆盖件的模具需求。

4、冷却模具。利用传统的加工方式是无法建构成型的流道系统的，致使模具冷却度达不到预期，易导致产品出现质量问题。合理应用增材制造技术能够有效优化随行冷却的问题，

5、压蜡模具。此模具应用了软膜技术与光固化成型技术，该模具的制作周期为48小时，能够大大减少企业研发时间，进而抢占市场。

6、冶金模具。应用SL技术所制得的原型转变为硅胶中间处的转换模，再把混有树脂粘合剂的钢粉末注入至中间模之中，当材料凝结以后，把生坯件去除掉，之后再通过烧结的方式将粘结剂去除，之后进行渗铜处理制得成品。

三、3D打印技术能香替代传统模具

1、应用3D打印技术制造的零件，其尺寸都会受到限制。当前世界上应用3D打印技术制得最大面积的物件是一台激光3D打印机，其实际尺寸为1.8×1.8m，并不能满足一些大型制造业模具制造需求。

2、3D打印技术所制得的模具，无法确保其力学性。传统的模具制造，通过在生产中应用数控切削加工展开热处理或是时效等工作，来确保构件的力学功能，而应用3D打印技术明显不能完成上述工作，尽管，3D打印技术所制造的零件从表层看与传统工艺制造的并无太大差异，但其是无法确保构件的内在性能的。因此，若想该问题得到有效优化，务必要找到更加完美的原材料、优化3D打印技术，并想方设法加强3D打印技术所制造的模具的韧性、强度等同力学性能相关的方面。这也是诸多制造厂只将3D打印技木当作一个过渡，例如，在制作原版模型时，或是制作要求不那么多的小批量生产与试制的工作。

3、3D打印技术能够利用的材料种类比较少。而传统制造领域所应用的材料种类比较多，依据不同的利用要求选取不同的材料，但3D打印技术能够利用的材料少不说，还十分依赖进口，但进口材料也会有所限制，这便致使能够应用到工业中的材料就更少。若是3D打印技术制造构件时，材料受限，会致使制造成本大大提高。

4、3D打印技术所制造的构建表面粗糙度与尺寸精度不能满足精密模具实际需求，致使其需要展开后续加工工作，进而致使模具制造周期增加与成本增多。

四、在我国模具中3D打印技术应用现状

通过上述阐述可知，3D打印技术含有诸多优点，如便捷、应用范围广，但是其会受到力学性能与材料所限制，不但价格昂贵，还受尺寸约束。因此，在国内3D打印技术的应用同国外3D打印技术的应用有很大差异，比如国外医疗、义齿等方面皆在普遍利用3D打印技术，而国内才刚刚起步。尽管如此，但有关人员也不能忽略3D打印技术为我国模具制造带来的转变。把3D打印技术切实融人到模具制造中是未来发展的必然走向，只是若想实现广泛利用还需要一些时间与不断的努力。

我国当前主要将3D打印技术应用到产品样板制作与产品设计中。基于此，能够看出3D打印技术模具领域中应用环节为样品生产。应用3D打印技术制造的模具应用到样品生产中，之后对生产出的样品结构、性能、结构进行有效测试，若是测试合格便说明此种模具结构合计高效科学，能够广泛利用，之后的阶段的依旧应用传统加工方法(如图一)制作生产模具。以便大规模生产。因此，现阶段的3D打印技术只是一个辅助工具，主要应用在产品研发阶段。

综上所述，对于模具制造而言，3D打印技术十分重要，其能够使模具外观、结构以及性能提升到新高度，但是其应用费用较高，对于中小型制造业来讲无法承担，基于此，有关人员应适当应用3D打印技术，若是没有特殊需求，在实际工作中依旧利用传统制造技术，推动制造业长远发展。

参考文献：

[1]王波，王仙萌，基于3D打印技术的模具制造[J].锻压装备与制造技术，2014，.

[2]伍倪燕，廖磷志，傅贵兴，等.3D打印技术对模具制造技术的影响分析[J].模具制造，2014.

[3]王颖，袁艳萍，陈继民.3D打印技术在模具制造中的应用[J].电加工与模具，2016.

作者简介：

王海明(1989-)，男，浙江省，汉，助理工程师，大专，研究方向为模具结合智能制造加3d打印。