模具是基礎(chǔ)工藝裝備查吊，汽車近她、數(shù)碼等支柱產(chǎn)業(yè)中60%～80%的零部件靠模具成形。模具制造工藝直接影響其使用效益竟宋，其中冷卻系統(tǒng)對模具壽命提完、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。現(xiàn)有冷卻系統(tǒng)一般由直孔水道構(gòu)成丘侠，其形狀無法均勻貼近型腔表面徒欣，易造成冷卻不均且效率低，有些結(jié)構(gòu)(如高長徑比鑲塊)甚至無法加工水道蜗字。隨型腔結(jié)構(gòu)變化的隨形冷卻水道可極大地提升冷卻效率和均勻性打肝，但利用機加工和電火花等傳統(tǒng)工藝無法制造。有時為了滿足復(fù)雜模具高效冷卻的需求挪捕，往往需加工銅質(zhì)鑲塊以滿足局部冷卻要求粗梭，但增加了模具的制造周期和成本。因此级零，高性能模具制造亟需尋求新的加工方法断医。

增材制造是20世紀80年代末出現(xiàn)的一種先進制造技術(shù)。該技術(shù)基于逐層疊加材料的制造原理淤汽，將復(fù)雜3D零件分解為若干2D制造葡谅，可快速制造出任意復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。20世紀90年代增材制造已經(jīng)開始應(yīng)用于模具的快速制造卸能，但主要是間接制造模具括柿。如通過硅膠軟模翻模制造模具，間接制造的模具在性能延坡、使用壽命上存在較大局限饲丢。隨著增材制造技術(shù)的發(fā)展，使用高能束熔化金屬材料可直接制造高性能金屬模具漫从。

在金屬增材制造工藝種類中赡脚，激光選區(qū)熔化(Selective Laser Melting纳倒，SLM)工藝采用高能束光纖激光，能量密度高幸持、光斑細小苟暗，在成形微細結(jié)構(gòu)方面最具優(yōu)勢，特別適合復(fù)雜模具或鑲塊的快速制造川砌。華中科技大學(xué)快速制造中心團隊從2004年開始研究SLM技術(shù)及裝備韭寸，并依托模具技術(shù)國家重點實驗室重點開展復(fù)雜金屬模具的SLM材料與工藝研發(fā)，在廣東科龍模具公司荆隘、深圳兆威模具公司恩伺、東江模具公司等企業(yè)進行了應(yīng)用驗證。研究了420椰拒、S136晶渠、H13等常用模具材料的優(yōu)化方法及增材制造工藝，揭示了工藝對組織性能的影響規(guī)律燃观，成形出了致密度99%褒脯、精度0.1mm、表面粗糙度小于Ra15μm的金屬模具或鑲塊缆毁。研究了增材制造模具熱處理及精加工工藝番川，建立了3D打印模具的后加工工藝，在硬度和表面粗糙度上滿足模具生產(chǎn)要求脊框。增材制造的模具或鑲塊應(yīng)用后颁督，注射和冷卻時間明顯縮短，傳統(tǒng)冷卻容易產(chǎn)生的缺陷得到抑制和改善浇雹。

然而沉御，增材制造金屬模具仍然面臨“材料種類少、應(yīng)力開裂嚴重和性能一致性差”的突出問題拱矫，制約了該項技術(shù)在模具領(lǐng)域的大范圍應(yīng)用漂手。因此，未來該領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展趨勢可歸納為如下幾個方面：

1牌聋、適合增材制造工藝和模具性能要求的金屬材料設(shè)計與制備

以S136、H13模具鋼為成形材料茁升，需弄清合金關(guān)鍵元素Cr嫂前、Mo、V鹰泡、Si對于增材制造冶金質(zhì)量及模具性能的影響規(guī)律萝渐，氣霧化制粉等制備工藝對增材制造冶金質(zhì)量及模具性能的影響規(guī)律。

2叛冠、基于增材制造工藝的模具隨形水道設(shè)計規(guī)則

需弄清水道截面形狀磨慷、尺寸及變截面水道等尺寸因素對冷卻效果的影響規(guī)律支礼，水道空間布置、多路水道并行布置對冷卻效果的影響規(guī)律薇痛，模具隨形水道設(shè)計規(guī)則及計算機輔助設(shè)計工具滨溉。

3、隨形水道-排氣通道-致密型體多工藝結(jié)構(gòu)一體化增材制造工藝
除了冷卻水道外长赞，模具還包括排氣通道和異形澆口等難制造結(jié)構(gòu)晦攒，可利用增材制造在復(fù)雜結(jié)構(gòu)制造方面的優(yōu)勢，實現(xiàn)區(qū)域致密度可調(diào)得哆、性能可控的多工藝結(jié)構(gòu)一體化制造脯颜。

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