CNC加工是制造模具的一種常用的技術(shù)。雖然它能夠提供高度可靠的結(jié)果，但同時(shí)也很昂貴和費(fèi)時(shí)，所以，很多模具制造企業(yè)也開始尋找更加有效的替代方式。而通過(guò)增材制造(Additive Manufacturing，即3D打印或快速成型技術(shù))制作模具，也就成了一個(gè)更加具有吸引力的方法，特別是因?yàn)槟＞咭话愣紝儆谛∨可a(chǎn)，而且形狀都比較復(fù)雜，很適合3D打印來(lái)完成。

  如今，3D打印和各種打印材料(塑料、橡膠、復(fù)合材料、金屬、蠟和砂等)已經(jīng)給許多行業(yè)，如汽車、航空航天，以及醫(yī)療保健等帶來(lái)了很大的便利，很多企業(yè)都在其供應(yīng)鏈里集成了3D打印，這其中也包括模具制造。

  那么，模具制造能夠從3D打印技術(shù)上得到什么好處呢?

  其實(shí)，模具制造的以下幾個(gè)環(huán)節(jié)是能夠用到3D打印技術(shù)的：

  (1)成型(吹塑、LSR、RTV、EPS、注塑、紙漿模具、可溶性模芯、玻璃鋼模具等等);

  (2)鑄模(熔模、砂模、旋壓等);

  (3)金屬成型(熱成型、金屬液壓成型等);

  (4)機(jī)械加工、裝配和檢驗(yàn)(固定夾具、移動(dòng)夾具、模塊化夾具等);

  (5)機(jī)器人末端執(zhí)行器(夾手)。

  用3D打印制造模具有許多優(yōu)點(diǎn)：

  一.模具生產(chǎn)周期縮短

  3D打印模具，縮短了整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)周期，并成為創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的源頭。

  在以往，由于考慮到還需要投入大量資金制造新的模具，公司有時(shí)會(huì)選擇推遲或放棄新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)更新。通過(guò)降低模具的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，以及使現(xiàn)有的設(shè)計(jì)工具能夠快速更新，3D打印使企業(yè)能夠承受得起模具更加頻繁的更換和改善，它能夠使模具設(shè)計(jì)周期跟得上新產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期的步伐。

  此外，有的公司自己采購(gòu)了3D打印設(shè)備以制造模具，這樣，就進(jìn)一步加快了新產(chǎn)品開發(fā)的速度，提高了靈活性和適應(yīng)性。在戰(zhàn)略上，它提升了供應(yīng)鏈御防延長(zhǎng)期限和開發(fā)停滯風(fēng)險(xiǎn)的能力，比如從供應(yīng)商那里獲得不合適的模具。

  二.制造成本降低

  如果說(shuō)當(dāng)下金屬3D打印的成本要高于傳統(tǒng)的金屬制造工藝的成本，那么，成本的削減在塑料制品領(lǐng)域更容易實(shí)現(xiàn)。

  金屬3D打印的模具，在一些小的、不連續(xù)的系列終端產(chǎn)品生產(chǎn)上具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)(因?yàn)檫@些產(chǎn)品的固定費(fèi)用很難攤銷)，或者針對(duì)某些特定的幾何形狀(專門為3D打印優(yōu)化的)更有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。尤其是當(dāng)使用的材料非常昂貴，而傳統(tǒng)的模具制造導(dǎo)致材料報(bào)廢率很高的情況下，3D打印具有成本優(yōu)勢(shì)。

  此外，3D打印在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)制造出精確模具的能力，也會(huì)對(duì)制造流程和利潤(rùn)產(chǎn)生積極的影響，尤其是當(dāng)生產(chǎn)停機(jī)和/或模具庫(kù)存十分昂貴的時(shí)候。

  有時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)生產(chǎn)開始后還要修改模具的情況。3D打印的靈活性，使工程師能夠同時(shí)嘗試無(wú)數(shù)次的迭代，并可以減少因模具設(shè)計(jì)修改引起的前期成本。

  三.模具設(shè)計(jì)的改進(jìn)為終端產(chǎn)品增加了更多的功能性

  通常，3D打印的特殊冶金方式能夠改善金屬微觀結(jié)構(gòu)，并能產(chǎn)生完全致密的打印部件，與那些鍛造或鑄造的材料(取決于熱處理和測(cè)試方向)相比，其機(jī)械和物理性能一樣或更好。增材制造為工程師帶來(lái)了無(wú)限的選擇，以改進(jìn)模具的設(shè)計(jì)。當(dāng)目標(biāo)部件由幾個(gè)子部件組成時(shí)，3D打印具有整合設(shè)計(jì)、并減少零部件數(shù)量的能力。這樣，就簡(jiǎn)化了產(chǎn)品組裝過(guò)程，并減少了公差。

  此外，它能夠整合復(fù)雜的產(chǎn)品功能，使高功能性的終端產(chǎn)品制造速度更快、產(chǎn)品的缺陷更少。例如，注塑件的總體質(zhì)量要受到注入材料和流經(jīng)模具的冷卻流體之間熱傳遞狀況的影響，如果用傳統(tǒng)技術(shù)來(lái)制造模具的話，引導(dǎo)冷卻介質(zhì)的通道通常是直的，從而在模具中產(chǎn)生較慢的和不均勻的冷卻效果。而3D打印可以實(shí)現(xiàn)任意形狀的冷卻水道(即隨形冷卻水道)，以確保實(shí)現(xiàn)隨形冷卻，更加優(yōu)化且均勻，得到更高質(zhì)量的塑件和較低的廢品率。此外，更快地將模具熱量帶走，能減少注塑成型的周期，因?yàn)橐话銇?lái)說(shuō)，冷卻時(shí)間可占整個(gè)注塑成型周期的70%。

  四.優(yōu)化工具更符合人體工學(xué)和提升性能

  3D打印降低了驗(yàn)證新工具(它能夠解決在制造過(guò)程中未能滿足的需求)的門檻，從而能夠在制造中投入更多移動(dòng)夾具和固定夾具。傳統(tǒng)上，由于重新設(shè)計(jì)和制造它們需要相當(dāng)?shù)馁M(fèi)用和精力，所以，工具的設(shè)計(jì)和相應(yīng)的裝置總是盡可能地使用更長(zhǎng)的時(shí)間。隨著3D打印技術(shù)的應(yīng)用，企業(yè)可以隨時(shí)對(duì)任何工具進(jìn)行翻新，而不限于那些已經(jīng)報(bào)廢和不符合要求的工具。

  由于需要很少的時(shí)間和初始成本，3D打印使得對(duì)工具進(jìn)行優(yōu)化，以獲得更好的邊際性能變得更加經(jīng)濟(jì)，于是，技術(shù)人員可以在設(shè)計(jì)的時(shí)候更多地考慮人體工學(xué)，以提高其操作舒適性，減少處理時(shí)間，以及更加方便易用、易于儲(chǔ)存。雖然這樣做，有可能只是減少了幾秒鐘的裝配操作時(shí)間，但是架不住積少成多。此外，優(yōu)化工具設(shè)計(jì)，也可以減少零件的廢品率。

  【本文僅代表作者看法，如有不同觀點(diǎn)，歡迎添加文武三維微信公眾號(hào)(微信號(hào)：Wenwu-3d)進(jìn)行討論交流。】