模具被譽為“工業(yè)之母”莲态，其應(yīng)用可以追溯到遠古時代，在過去的幾十年里李腐，隨著科技革命車輪的滾滾向前秤凡，模具制造行業(yè)拉開了新的篇章，技術(shù)隨之突飛猛進彭闷，為加工制造業(yè)做出了巨大的貢獻∮＃現(xiàn)如今芳企，雖然世界各地的傳統(tǒng)制造業(yè)還是以模具為生產(chǎn)主力烛蘑，但是模具的發(fā)展卻受到了3D打印技術(shù)的沖擊。

近年來造过，隨著工業(yè)4.0的發(fā)展唱较，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，3D打印技術(shù)已在我國制造業(yè)中得到了廣泛運用召川，3D打印機可為模具設(shè)計和制造提供高效南缓、低成本的支持。甚至隨著3D打印技術(shù)的迅猛發(fā)展荧呐，在部分領(lǐng)域汉形，已逐漸開始顛覆模具技術(shù)，與之形成直接競爭關(guān)系倍阐。

據(jù)了解概疆，相比3D打印技術(shù)，傳統(tǒng)的模具制造需要更多的步驟和工藝峰搪，模具生產(chǎn)周期更長岔冀。模具制造商推出一種新產(chǎn)品時，在上市之前概耻，新品需通過嚴(yán)苛的國際標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證使套，而眾多部件的認(rèn)證將耗時巨大。這會使新產(chǎn)品在搶占市場的時間上處于非常不利的位置鞠柄。而3D打印注塑模具則是一種高效的解決方案确确。知名廠商施耐德電氣是這么做的尺夺，在他們的開放性實驗室內(nèi)，利用3D打印技術(shù)制造注塑模具面啄。

據(jù)施耐德相關(guān)人員介紹臣碟，通常情況下，生產(chǎn)一個模具需要幾個星期到兩月之久降乔，而使用3D打印技術(shù)可以在幾個小時內(nèi)完成模具原型踊眠，并且可以根據(jù)測試結(jié)果立即進行修改。然后注塑出最終的產(chǎn)品樣品讨楔。這些產(chǎn)品樣品可以直接發(fā)送認(rèn)證布缨，而這時傳統(tǒng)模具制造可能仍在生產(chǎn)當(dāng)中，甚至在模具最后確定之前玻市，3D打印成品就已經(jīng)通過認(rèn)證柜涛，大大縮短了開發(fā)周期。

在大批量生產(chǎn)領(lǐng)域父独，3D打印機與傳統(tǒng)模具的對比：

傳統(tǒng)模具

1格缘、模具耐用性：在生產(chǎn)應(yīng)用中，模具要耐磨損酬屉，而且要經(jīng)濟實惠半等。因此，大部分模具都采用鋼制呐萨，有些甚至采用硬質(zhì)合金制造杀饵。

2、模具制造：用3D建模軟件例如PRO-E將模具圖繪制出來谬擦，經(jīng)過不斷調(diào)整達到最終的成型效果切距。

3、模具用途：以傳統(tǒng)注塑惨远、壓鑄谜悟、橡膠和沖壓等產(chǎn)品為主。

4北秽、模具強度精度：根據(jù)用戶實際需求確認(rèn)強度葡幸，精度較高。

5羡儿、模具生產(chǎn)時間：較為快速礼患。

6、模具經(jīng)濟性：大批量生產(chǎn)經(jīng)濟性好姥购，單件和小批量經(jīng)濟性差渺因。

3D打印技術(shù)

1、3D打印所需材料：根據(jù)用戶實際需求考慮最適合的打印材料概给。

2妙裸、3D打印成型方式：累積式姨桩，一點一點增加上去，最終打印完成作品睁去。

3戚促、3D打印用途：小型復(fù)雜零件用3D打印可以輕松實現(xiàn)，大型零件殃宜，整體打印拼湊睡誉。

4、3D打印強度精度：關(guān)于3D打印的強度和精度有很多綜合因素挟撑，3D打印機的精度伤很，所選材料的好壞，3D模型圖的精度都決定了最終出來的產(chǎn)品精度嫩坷，強度尚可肺樟。

5、3D打印生產(chǎn)時間：成型時間較長逻淌。

6么伯、3D打印經(jīng)濟性：大批量生產(chǎn)經(jīng)濟性差，單件和小批量經(jīng)濟性好卡儒。

僅在模具生產(chǎn)周期上田柔，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。然而業(yè)內(nèi)專家表示朋贬，盡管3D打印技術(shù)具有生產(chǎn)周期短凯楔、原料便捷窜骄、制品壓力均勻等眾多優(yōu)點锦募，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，這是因為3D打印技術(shù)在生產(chǎn)制造過程中還存在一些問題邻遏。

比如糠亩，3D打印技術(shù)是逐層加工得到產(chǎn)品，這雖然會縮短模具的生產(chǎn)周期准验，但同時也會導(dǎo)致模具表面具有臺階紋效應(yīng)赎线。直接打印的模具也存在類似問題，后期需要機械加工或者噴砂來消除這些細小的躏叽、齒狀的邊緣徽橄。此外，小于1mm的孔必須鉆淹佃，更大的孔需要擴孔或者鉆孔遂遂，螺紋特征需要攻絲或者銑削，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)勢旁囤。

同時悟肉，為保證材料流動性能良好喝园，注塑模具需要加熱到非常高的溫度。鋁模和鋼模通常經(jīng)歷500F(260℃)甚至更高溫度環(huán)境乞挥，尤其在加工高溫塑料省瓜，如PEEK和PEI材料時。用金屬材質(zhì)模具生產(chǎn)幾千個零件很容易，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氧卧，它們通過紫外光或者激光固化卸腐。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毀非常迅速罩泰。事實上，在溫和環(huán)境下3D打印模具通常在使用100次以內(nèi)會失效，高溫塑料比如聚乙烯和或苯乙烯根盒。對玻璃填充聚碳酸酯和耐高溫塑料，甚至只能生產(chǎn)幾個零件物蝙。

此外炎滞，使用3D打印模具的一大原因是其成本低。生產(chǎn)級別機加工模具成本一般是20000美元甚至更多诬乞，意味著同1000美元的打印模具是同類比較册赛。但是這個類比并不公平，打印模具陳本的評估通常只考慮材料消耗震嫉，并沒有考慮人工森瘪、裝配與安裝、噴射系統(tǒng)和五金器具票堵。比如ProtoLabsd的鋁模具花費1500美元可以用于生產(chǎn)扼睬。如果需要生產(chǎn)更多零件，采用3D打印模具悴势，每生產(chǎn)50-100個產(chǎn)品就需要重新打印补搅、裝配機測試新的模具。另一方面泞霹，不考慮所使用的塑料舱闪，鋁模具通常在生產(chǎn)10000個零件之后仍然服役良好。因此俱菜，在生產(chǎn)成本上阶务，3D打印并不比傳統(tǒng)的模具制造方法更能節(jié)省成本。

另外恕琅，在產(chǎn)品設(shè)計上忧龙，傳統(tǒng)注塑模具制造的原則及實踐已經(jīng)有超過一個世紀(jì)的歷史，行業(yè)對其研究比較透徹，比如拔模斜角必須大于等于5度秆牍，以滿足大部分鋁模要求业抵。3D打印模具注塑塑料零件卻面臨挑戰(zhàn)，對塑料模具頂針的數(shù)量與安裝位置需要額外小心支读。在增加模腔壁厚和降低壓力方面厦碎，3D打印模具(尤其是高注塑溫度)在某種程度上更為靈活。澆口的設(shè)計也不同扇雕，應(yīng)當(dāng)避免使用隧道式和點狀澆口拓售。直接澆口、扇形澆口镶奉、翼形澆口應(yīng)該增加到正常尺寸的3倍础淤。打印模具內(nèi)聚合物的流動方向應(yīng)該與3D打印線一致，避免粘滯和低壓引起的高填充哨苛。冷卻系統(tǒng)可在一定程度上提高模具的壽命鸽凶，但不會明顯降低打印模具的循環(huán)次數(shù)，因為3D打印模具的散熱能力不像鋁慕ㄇ停或鋼模那么好玻侥。

綜上，3D打印技術(shù)并不會完全取代傳統(tǒng)的模具制造業(yè)的地位亿蒸。因為3D打印模具在成品質(zhì)量凑兰、產(chǎn)品成本和模具設(shè)計上與傳統(tǒng)模具制造相比，還存在一定的不足边锁。并且姑食，3D打印也不適合批量生產(chǎn)，生產(chǎn)1件和生產(chǎn)1萬件的成本單價基本接近乾哆，而且3D打印需要的時間也較長道竖。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)模具制造為主杏紫。

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