3D打印已經(jīng)給制造業(yè)帶來了巨大影響企棘。那些曾經(jīng)需要幾百美元目胡、耗時幾周的手板件脓规，現(xiàn)在可以早上設(shè)計晓猛、晚上打印饿幅，第二天早上就可以送達客戶手里。有些公司已經(jīng)在使用3D打印工藝制造注塑模具戒职。不再需要花費幾個月時間來等待可以用于生產(chǎn)的模具的制造栗恩，或者因為下游設(shè)計變化導(dǎo)致修改模具的大量金錢投入，或者生產(chǎn)層上的不確定因素洪燥。不管是模具驗證還是注塑件小批量生產(chǎn)磕秤，都可以快速3D打印模具。如果模具有問題或者需要修改設(shè)計捧韵，再打印一個并重復(fù)驗證或生產(chǎn)就可以景姓。對嗎？

這些觀點有一些道理社衰。塑料3D打印的注塑模具有點像我們后院的塑料棚瘫盹，它比金屬棚便宜，塑料棚搭建速度很快且在低載荷下表現(xiàn)良好桃旷。但是如果積雪太多也较，他們將破裂成一屋的碎片。如果滿足以下條件俗运，3D打印注塑模具會是個可靠的替代:

1.小批量且相對簡單的零件言盼，產(chǎn)品需要比較大的拔模角度

2.工具與模具設(shè)計團隊要對3D打印模具的設(shè)計原則很熟悉

3.有加工和裝配塑料模具的人員和設(shè)備

3D打印模具有自己的一席之地，有些企業(yè)在3D打印模具的應(yīng)用上比較成功帜贝。支持者稱3D打印模具比傳統(tǒng)模具加工方式快達90%筐成、便宜達70%。在某些情況下這可能是真實的示谐，但是明白金屬模具相比3D打印塑料模具的優(yōu)勢/劣勢非常重要谣皇。

真正的模具势送，真正的快速快速制造公司Proto Labs自從1999年已經(jīng)開始生產(chǎn)快速模具注塑零件。它提供的模具可制造工程塑料朴沿、金屬猜谚、液態(tài)硅膠（LSR）等材料的零件。模具主要使用鋁（有些情況下用鋼）材機加工得到赌渣，可加工幾個到1000個零件魏铅，發(fā)貨時間1-15天。

它的工業(yè)級3D打印服務(wù)包括光固化（SLA）坚芜、選擇性激光燒結(jié)（SLS）和直接金屬激光燒結(jié)（DMLS）览芳。可打印材料包括仿聚丙烯和ABS的類熱塑性材料鸿竖、工業(yè)級尼龍及金屬（如不銹鋼沧竟、鋁合金及鈦合金等）。

既然有如此大范圍加工能力缚忧，為什么不直接打印模具悟泵，而是機加工制造模具呢？

表面質(zhì)量：3D打印逐層加工得到零件闪水，這會導(dǎo)致產(chǎn)品表面有臺階紋效應(yīng)糕非。直接打印的模具也存在類似問題，后期需要機加工或者噴砂來消除這些細小的逸渤、齒狀的邊緣筛毡。此外，小于1mm的孔必須鉆骂间，更大的孔需要擴孔或者鉆孔敢铲，螺紋特征需要攻絲或者銑削。這些二次處理很大程度上削弱了3D打印模具的速度優(yōu)勢伞买。

尺寸因素：如果你要設(shè)計滑板或者塑料工具箱垮软，3D打印模具也許是毫無問題的。零件尺寸限制在10立方英寸（164立方厘米）肯坊，大致柚子的尺寸伊屈。而且盡管當(dāng)前的增材設(shè)備的精度很高，但是仍然沒法同加工中心和EDM設(shè)備比較诉拔。后者加工的模腔精度通常達±0.003英寸（0.076 mm）濒勤，零件體積高達59立方英寸，大致是3D打印零件體積的6倍增厢。

高溫環(huán)境：為保證材料流動性能良好屎唠，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)境拜鹤，尤其在加工高溫塑料框冀，如PEEK和PEI（Ultem）材料流椒。用這些金屬模具生產(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明也。使用SLA或者相似3D打印工藝制造的模具材料一般是光敏或者熱固性樹脂宣虾，它們通過紫外光或者激光固化。這些塑料模具盡管比較硬温数，但是在注塑的熱循環(huán)條件下?lián)p毀非常迅速绣硝。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)會失效帆吻，高溫塑料比如聚乙烯和或苯乙烯域那。對玻璃填充聚碳酸酯和耐高溫塑料，甚至只能生產(chǎn)幾個零件猜煮。

比較成本：使用3D打印模具的一大原始是因為其成本低。生產(chǎn)級別機加工模具成本一般是20000美元甚至更多败许，意味著同1000美元的打印模具是同類比較王带。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檐射，并沒有考慮人工铜那、裝配與安裝、噴射系統(tǒng)和五金器具洪防。比如鋁模具花費1500美元可以用于生產(chǎn)杉抑。如果需要生產(chǎn)更多零件？采用3D打印模具沛摩，你每生產(chǎn)50-100個產(chǎn)品就需要重新打印在搀、裝配機測試新的模具。另一方面帽遏，不考慮所使用的塑料搓纠，鋁模具通常在生產(chǎn)10000個零件仍然服役良好。

產(chǎn)品設(shè)計：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)的歷史祷鼎，行業(yè)對其研究比較透徹世雄。3D打印模具卻非常新。比如拔模斜角必須大于等于5度映僚，以滿足大部分鋁模要求寞竭。塑料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酣难。

在增加模腔壁厚和降低壓力方面谍夭，塑料模具（尤其是高注塑溫度）在某種程度上更為靈活。澆口的設(shè)計也不同鲸鹦，應(yīng)當(dāng)避免使用隧道式和點狀澆口慧库。直接澆口跷跪、扇形澆口、翼形澆口應(yīng)該增加到正常尺寸的3倍齐板。

打印模具內(nèi)聚合物的流動方向應(yīng)該與3D打印線一致吵瞻，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甘磨，但不會明顯降低打印模具的循環(huán)次數(shù)橡羞，因為塑料模具的散熱能力不像鋁模或鋼模那么好济舆。

時機盡管快速鋁模具有很多優(yōu)勢卿泽，有些情況下3D打印模具仍會發(fā)揮重要作用。對于有3D打印機滋觉、且有足夠時間探索打印模具如何在注塑機上工作的廠家挨究，也許他們認為應(yīng)該直接打印模具。

當(dāng)然苇赊，模具設(shè)計師必須理解如何制作功能模具韵慷，模具的重新設(shè)計與制作要花費大量成本。相關(guān)的技術(shù)人員與設(shè)備也很必要——模具噴砂的機械工人忠辛、頂針安裝蜀契、注塑機操作員等，因為這些參數(shù)的設(shè)置與傳統(tǒng)模具有很大的不同哎闻。

為什么不直接打印金屬模具敏卦？DMLS使用激光和精密光學(xué)器件在細小金屬粉末床上逐層畫零件，生產(chǎn)的完全致密的商業(yè)產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空枚林、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域米鹏。有些人預(yù)測未來鋁和模具鋼材料的模具也許將直接打印，能提供超高效的隨形冷卻水道敏握，將大量減少注塑時間馆寇，延長模具使用壽命。某種程度上泼舱，DMLS直接打印模具速度慢且昂貴等缀，通常只用于非常小、復(fù)雜的模具娇昙，或則加工那些通過傳統(tǒng)機加工方法很難制造的模具嵌入物尺迂。

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