模具被譽(yù)為“工業(yè)之母”怔惯，其應(yīng)用可以追溯到遠(yuǎn)古時(shí)代，在過去的幾十年里逝惑，隨著科技革命車輪的滾滾向前岂苏，模具制造行業(yè)拉開了新的篇章，技術(shù)隨之突飛猛進(jìn)巾沟，為加工制造業(yè)做出了巨大的貢獻(xiàn)∠拶鳎現(xiàn)如今，雖然世界各地的傳統(tǒng)制造業(yè)還是以模具為生產(chǎn)主力祷安，但是模具的發(fā)展卻受到了3D打印技術(shù)的沖擊姥芥。

近年來，隨著工業(yè)4.0的發(fā)展辆憔，中國制造業(yè)從“制造”向“智造”方向的發(fā)展速度越來越迅速撇眯，3D打印技術(shù)已在我國制造業(yè)中得到了廣泛運(yùn)用，3D打印機(jī)可為模具設(shè)計(jì)和制造提供高效虱咧、低成本的支持熊榛。甚至隨著3D打印技術(shù)的迅猛發(fā)展，在部分領(lǐng)域腕巡，已逐漸開始顛覆模具技術(shù)玄坦，與之形成直接競爭關(guān)系。

據(jù)了解绘沉，相比3D打印技術(shù)煎楣，傳統(tǒng)的模具制造需要更多的步驟和工藝，模具生產(chǎn)周期更長车伞。模具制造商推出一種新產(chǎn)品時(shí)择懂，在上市之前喻喳，新品需通過嚴(yán)苛的國際標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證，而眾多部件的認(rèn)證將耗時(shí)巨大蝶映。這會(huì)使新產(chǎn)品在搶占市場的時(shí)間上處于非常不利的位置巍坦。而3D打印注塑模具則是一種高效的解決方案。知名廠商施耐德電氣是這么做的擦斑，在他們的開放性實(shí)驗(yàn)室內(nèi)腿若，利用3D打印技術(shù)制造注塑模具。

據(jù)施耐德相關(guān)人員介紹才昔，通常情況下谓蹂，生產(chǎn)一個(gè)模具需要幾個(gè)星期到兩月之久，而使用3D打印技術(shù)可以在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)完成模具原型峰礁，并且可以根據(jù)測試結(jié)果立即進(jìn)行修改漠恰。然后注塑出最終的產(chǎn)品樣品。這些產(chǎn)品樣品可以直接發(fā)送認(rèn)證鞠洪，而這時(shí)傳統(tǒng)模具制造可能仍在生產(chǎn)當(dāng)中自驹，甚至在模具最后確定之前，3D打印成品就已經(jīng)通過認(rèn)證苔寝，大大縮短了開發(fā)周期。

僅在模具生產(chǎn)周期上塑猖，3D打印技術(shù)已經(jīng)對傳統(tǒng)的模具制造產(chǎn)生了一定的沖擊竹祷。然而業(yè)內(nèi)專家表示，盡管3D打印技術(shù)具有生產(chǎn)周期短羊苟、原料便捷塑陵、制品壓力均勻等眾多優(yōu)點(diǎn)，但是3D打印技術(shù)并不能完全取代傳統(tǒng)的模具制造方法蜡励，這是因?yàn)?D打印技術(shù)在生產(chǎn)制造過程中還存在一些問題令花。

比如，3D打印技術(shù)是逐層加工得到產(chǎn)品凉倚，這雖然會(huì)縮短模具的生產(chǎn)周期兼都，但同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致模具表面具有臺(tái)階紋效應(yīng)。直接打印的模具也存在類似問題稽寒，后期需要機(jī)械加工或者噴砂來消除這些細(xì)小的扮碧、齒狀的邊緣。此外杏糙，小于1mm的孔必須鉆慎王，更大的孔需要擴(kuò)孔或者鉆孔，螺紋特征需要攻絲或者銑削嚼般，這些二次處理在很大程度上削弱了3D打印模具的速度優(yōu)勢偿股。

同時(shí)澄俘，為保證材料流動(dòng)性能良好，注塑模具需要加熱到非常高的溫度堤麻。鋁模和鋼模通常經(jīng)歷500F(260℃)甚至更高溫度環(huán)境酸儿，尤其在加工高溫塑料，如PEEK和PEI材料時(shí)峡稿。用金屬材質(zhì)模具生產(chǎn)幾千個(gè)零件很容易哀呕，在最終量產(chǎn)模具出來前也可作為過渡模具使用。而使用3D打印技術(shù)制造的模具材料一般是光敏或者熱固性樹脂土叠，它們通過紫外光或者激光固化支捍。這些塑料模具盡管比較硬，但是在注塑的熱循環(huán)條件下?lián)p毀非常迅速构睬。事實(shí)上抗稿，在溫和環(huán)境下3D打印模具通常在使用100次以內(nèi)會(huì)失效，高溫塑料比如聚乙烯和或苯乙烯歪榕。對玻璃填充聚碳酸酯和耐高溫塑料基公，甚至只能生產(chǎn)幾個(gè)零件。

此外宋欺，使用3D打印模具的一大原因是其成本低轰豆。生產(chǎn)級別機(jī)加工模具成本一般是20000美元甚至更多，意味著同1000美元的打印模具是同類比較齿诞。但是這個(gè)類比并不公平酸休，打印模具陳本的評估通常只考慮材料消耗，并沒有考慮人工祷杈、裝配與安裝斑司、噴射系統(tǒng)和五金器具。比如Proto Labsd的鋁模具花費(fèi)1500美元可以用于生產(chǎn)但汞。如果需要生產(chǎn)更多零件宿刮，采用3D打印模具，每生產(chǎn)50-100個(gè)產(chǎn)品就需要重新打印私蕾、裝配機(jī)測試新的模具僵缺。另一方面，不考慮所使用的塑料踩叭，鋁模具通常在生產(chǎn)10000個(gè)零件之后仍然服役良好谤饭。因此，在生產(chǎn)成本上耗亮，3D打印并不比傳統(tǒng)的模具制造方法更能節(jié)省成本诚悍。

另外，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上，傳統(tǒng)注塑模具制造的原則及實(shí)踐已經(jīng)有超過一個(gè)世紀(jì)的歷史毛师，行業(yè)對其研究比較透徹尼摩，比如拔模斜角必須大于等于5度，以滿足大部分鋁模要求族江。3D打印模具注塑塑料零件卻面臨挑戰(zhàn)惜荐，對塑料模具頂針的數(shù)量與安裝位置需要額外小心。在增加模腔壁厚和降低壓力方面站号，3D打印模具(尤其是高注塑溫度)在某種程度上更為靈活用缔。澆口的設(shè)計(jì)也不同，應(yīng)當(dāng)避免使用隧道式和點(diǎn)狀澆口尔减。直接澆口赠粘、扇形澆口、翼形澆口應(yīng)該增加到正常尺寸的3倍缓艳。打印模具內(nèi)聚合物的流動(dòng)方向應(yīng)該與3D打印線一致校摩，避免粘滯和低壓引起的高填充。冷卻系統(tǒng)可在一定程度上提高模具的壽命阶淘，但不會(huì)明顯降低打印模具的循環(huán)次數(shù)衙吩，因?yàn)?D打印模具的散熱能力不像鋁模或鋼模那么好溪窒。

綜上坤塞，3D打印技術(shù)并不會(huì)完全取代傳統(tǒng)的模具制造業(yè)的地位。因?yàn)?D打印模具在成品質(zhì)量澈蚌、產(chǎn)品成本和模具設(shè)計(jì)上與傳統(tǒng)模具制造相比尺锚，還存在一定的不足。并且惜浅，3D打印也不適合批量生產(chǎn)，生產(chǎn)1件和生產(chǎn)1萬件的成本單價(jià)基本接近伏嗜，而且3D打印需要的時(shí)間也較長坛悉。目前的3D打印技術(shù)只能針對小批量生產(chǎn)周期要求緊張的模具生產(chǎn)，大批量的生產(chǎn)還是以傳統(tǒng)模具制造為主承绸。

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