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1、3D打印在模具制造行业的应用模具行业是一个跨度非常大的行业，它与制造业的各个领域都有 关联。在现代社会，制造和模具是高度依存的，无数产品的部件都要 通过模制（注射、吹塑和硅胶）或铸模（熔模、翻砂和旋压）来制造 无论什么应用，制造模具都能在提高效率和利润的同时保证质量。CNC加工是在制造模具时最常用的技术。虽然它能够提供高度可 靠的结果，但同时也非常昂贵和费时。所以很多模具制造企业也开始 寻找更加有效的替代方式。而通过增材制造（ALM即3D打印）制作 模具就成了一个极具吸引力的方法，因为模具一般都属于小批量生产 且形状都比较复杂，很适合3D打印来完成。如今，3D打印和各种打印材料（塑料、橡胶、复
2、合材料、金属、 蜡、砂）已经给许多行业，如汽车、航空航天、医疗等带来了很大的 便利，很多企业都在其供应链里集成了 3D打印，这其中也包括模具制造模具制造的以下几个环节是能够用到 3D打印技术的：成型（吹塑、LSR RTV EPS注塑、纸浆模具、可溶性模芯、玻璃钢模具等等）铸模（熔模、砂模、旋压等 ）成型（热成型，金属液压成型等 ）机械加工、装配和检验（固定夹具、移动夹具、模块化夹具等）机器人末端执行器（夹手）左图为隆源成型制造的离合器壳体的 3D打印蜡模，右图为精密铸造后得到的金属件用3D打印制造模具有许多优点：1）模具生产周期缩短3D打印模具缩短了整个产品开发周期，并成为驱动创新的源头。在以
3、往，由于考虑到还需要投入大量资金制造新的模具，公司有时会选择推迟或放弃产品的设计更新。 通过降低模具的生产准备时间，以 及使现有的设计工具能够快速更新，3D打印使企业能够承受得起模 具更加频繁的更换和改善。它能够使模具设计周期跟得上产品设计周 期的步伐。此外，有的公司自己采购了 3D打印设备以制造模具，这样就进 一步加快了产品开发的速度，提高了灵活性、适应性。在战略上，它 提升了供应链御防延长期限和开发停滞风险的能力，比如从供应商那 里获得不合适的模具。例如图 为隆源成型制造的缸盖气道和水套的组合芯，利用激 光烧结技术一次烧结成型，提高了组模精度，成型时间仅用19小时。 缸盖外模可用传统方法制
4、作，这样就大大缩短了缸盖的研发时间， 从CAC设计到缸盖铸件图（b）的完成只需约20天（a）发动机缸盖气道，水套组合芯铝铸件（b）发动机缸盖2）制造成本降低如果说当下金属 3D打印的成本要高于传统的金属制造工艺成 本，那么成本的削减在塑料制品领域更容易实现。金属3D打印的模具在一些小的、不连续的系列终端产品生产上 具有经济优势（因为这些产品的固定费用很难摊销），或者针对某些 特定的几何形状（专门为3D打印优化的）更有经济优势。尤其是当 使用的材料非常昂贵，而传统的模具制造导致材料报废率很高的情况 下，3D打印具有成本优势。此外，3D打印在几个小时内制造出精确模具的能力也会对制造 流程和利润产生
5、积极的影响。尤其是当生产停机或模具库存十分昂贵 的时候。最后，有时经常会出现生产开始后还要修改模具的情况。 3D打 印的灵活性使工程师能够同时尝试无数次的迭代， 并可以减少因模具 设计修改引起的前期成本。3）模具设计的改进为终端产品增加了更多的功能性。通常，金属3D打印的特殊冶金方式能够改善金属微观结构并能 产生完全致密的打印部件，与那些锻造或铸造的材料（取决于热处理 和测试方向）相比，其机械和物理性能一样或更好。增材制造为工程 师带来了无限的选择以改进模具的设计。当目标部件由几个子部件组 成时，3D打印具有整合设计，并减少零部件数量的能力。这样就简 化了产品组装过程，并减少了公差。此外，它能
6、够整合复杂的产品功能，使高功能性的终端产品制造 速度更快、产品缺陷更少。例如，注塑件的总体质量要受到注入材料 和流经工装夹具的冷却流体之间热传递状况的影响。 如果用传统技术 来制造的话，引导冷却材料的通道通常是直的，从而在模制部件中产 生较慢的和不均匀的冷却效果。而3D打印可以实现任意形状的冷却通道，以确保实现随形的冷却，更加优化且均匀，最终导致更高质量的零件和较低的废品率。此 外，更快的除热显著减少了注塑的周期，因为一般来说冷却时间最高可占整个注塑周期的70%4）优化工具更符合人体工学和提升最低性能3D打印降低了验证新工具（它能够解决在制造过程中未能满足的需求）的门槛，从而能够在制造中投入更
7、多移动夹具和固定夹具。传统上，由于重新设计和制造它们需要相当的费用和精力， 所以工具 的设计和相应的装置总是尽可能地使用更长的时间。随着 3D打印技 术的应用，企业可以随时对任何工具进行翻新， 而不仅限于那些已经 报废和不符合要求的工具。由于需要很小的时间和初始成本，3D打印使得对工具进行优化 以获得更好的边际性能变得更加经济。于是技术人员可以在设计的时 候更多地考虑人体工学，以提高其操作舒适性、减少处理时间，以及 更加方便易用、 易于储存。 虽然这样做有可能只是减少了几秒钟的装 配操作时间，但是架不住积少成多。此外优化工具设计，也可以减少 零件的废品率。5）定制模具帮助实现最终产品的定制化更短的生产周期、 制造更为复杂的几何形状， 以及降低最终制造 成本的能力，使得企业能够制造大量的个性化工具来支持定制部件的 制造。3D打印模具非常利于定制化生产，比如医疗设备和医疗行业。 它能够为外科医生提供 3D 打印的个性化器械，如外科手术导板和工 具，使他们能够改善手术效果，减少手术时间。（学习的目的是增长知识，提高能力，相信一分耕耘一分收 获，努力就一定可以获得应有的回报）