3D打印塑料模具會取代傳统機加工模具嗎

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很多3D打印支撑者宣称，3D打印對必要開模具的注塑成型是個很好的取代。真的是如许嗎?下面咱們一块兒去看看大師的定见是怎样样的?

增材制造(大師所熟知的治療陽痿早洩,3D打印)已给制造業带来了庞大影响。那些曾必要几百美元、耗時几周的手板件，如今可以早上设计、晚上打印，次日早上便可以投递客户手里。

有些公司已在利用3D打印工藝制造注塑模具。再也不必要耗费几個月時候来期待可以用于出產的模具的制造，或由于下流设计变革致使點窜模具的大量款項投入，或出產层白內障眼藥水,上的不肯定身分。不论是模具驗證仍是注塑件小批量出產，均可以快速3D打印模具。若是模具备問題或必要點窜设计，再打印一個并反复驗證或出產就是。對嗎?

這些概念有一些事理。塑料3D打印的注塑模具备點像咱們後院的塑料棚，它比金属棚廉價，塑料棚搭建速率很快且在低载荷下表示杰出。可是若是积雪太多，他們将决裂成一屋的碎片。

3D打印模具备本身的一席之地，有些企業在3D打印模具的利用治療濕疹藥膏,上比力乐成。支撑者称3D打印模具比傳统模具加工方法快达90%、廉價达70%。在某些環境下這多是真正的，可是大白金属模具比拟3D打印塑料模具的上風/劣势很是首要。

    真實的模具，真實的快速

快速制造公司ProtoLabs自從1999年已起頭出產快速模具注塑零件。它供给的模具可制造工程塑料、金属、液态硅胶(LSR)等質料的零件。模具重要利用铝(有些環境下用钢)材機加工获得，可加工几個到1000個零件，發貨時候1-15天。

它的工業级3D打印辦事包含光固化(SLA)、選擇性激光烧结(SLS)和直接金属激光烧结(DMLS)。可打印質料包含仿聚丙烯和ABS的類热塑性質料、工業级尼龙及金属(如不锈钢、铝合金及钛合金等)。

既然有@如%A7H6t%斯大范%HUR8t%畴@加工能力，為甚麼不直接打印模具，而是機加工制造模具呢?

   模具制造商當警戒

ProtoLab收納纸巾盒,s公司工程師一向在斟酌打印模具，可是在做了16年的快速模具買卖，一些缘由仍迫使他們對峙靠得住的快速注塑成型工藝：

概况質量：3D打印逐层加工获得零件，這會致使產物概况有台阶纹效應。直接打印的模具也存在雷同問題，後期必要機加工或喷砂来解除這些微小的、齿状的邊沿。别的，小于1妹妹的孔必需钻，更大的孔必要扩孔或钻孔，罗纹特性必要攻丝或铣削。這些二次處置很大水平上减弱了3D打印模具的速率上風。

尺寸身分：若是你要设计滑板或塑料东西箱，3D打印模具或许是毫无問題的。零件尺寸限定在10立方英寸(164立方厘米)，大致是柚子的尺寸。并且虽然當前的增材装备的精度很高，可是依然无法同加工中間和EDM装备比力。後者加工的模腔精度凡是达±0.003英寸(0.076妹妹)，零件體积高达59立方英寸，大致是3D打印零件體积的6倍。

高温情况：為包管質料活動機能杰出，注塑模具必要加热到很是高的温度。铝模和钢模凡是履瘦身食品,历500F(260℃)乃至更高温度情况，特别在加工高温塑料，如PEEK和PEI(Ultem)質料。用這些金属模具出產几千個零件很轻易，在终极量產模具出来前也可作為過渡模具利用。利用SLA或類似3D打印工藝制造的模具質料通常為光敏或热固性树脂，它們經由過程紫外光或激光固化。這些塑料模具虽然比力硬，可是在注塑的热轮回前提下损毁很是敏捷。究竟上，在暖和情况下3關節去黑膏,D打印模具凡是在利用100次之内會失效，高温塑料好比聚乙烯和或苯乙烯。對玻璃填充聚碳酸酯和耐高温塑料，乃至只能出產几個零件。

比力本錢：利用3D打印模具的一大原始是由于其本錢低。出產级别機加工模具本錢通常為20000美元乃至更多，象征着同1000美元的打印模具是同類比力。可是這個類比其實不公允，打印模具陈本的评估凡是只斟酌質料损耗，并无斟酌人工、装置與安装、喷射體系和五金用具。好比ProtoLabsd的铝模具耗费1500美元可以用于出產。若是必要出產更多零件?采纳3D打印模具，你每出產50-100個產物就必要從新打印、装置機測试新的模具。另外一方面，不斟酌所利用的塑料，铝模具凡是在出產10000個零件依然服役杰出。

產物设计：傳统注塑模具制造的原则及實践已有跨越一個世纪的汗青，行業對其钻研比力透辟。3D打印模具却很是新。好比拔模斜角必需大于即是5度，以知足大部門铝模請求。塑料模具注塑塑料零件却面對挑战，對塑料模具頂针的数目與安装位置必要分外谨慎。

在增长模腔壁厚和低落压力方面，塑料模具(特别是高注塑温度)在某種水平上更加機動。浇口的设计也分歧，理當防止利用地道式和點状浇口。直接浇口、扇形浇口、翼形浇口應當增长到正常尺寸的3倍。

打印模具内聚合物的活動標的目的應當與3D打印線一致，防止粘滞和低压引發的高填充。冷却體系可在必定水平上提高模具的寿命，但不會较着低落打印模具的轮回次数，由于塑料模具的散热能力不像铝模或钢模那末好。

    機會

虽然快速铝模具备不少上風，有些環境下3D打印模具仍會阐扬首要感化。對付有3D打印機、且有足够時候摸索打印模具如安在注塑機上事情的廠家，或许他們認為應當直接打印模具。

固然，模具设计師必需理解若何建造功效模具，模具的從新设计與建造要耗费大量本錢。相干的技能职员與装备也很需要——模具喷砂的機器工人、頂针安装、注塑機操作员等，由于這些参数的设置與傳统模具备很大的分歧。

可是等等——為甚麼不消DMLS?為甚麼不直接打印金属模具?DMLS利用激光和紧密光學器件在微小金属粉末床上逐层“画”零件，出產的彻底致密的贸易產物遍及利用于航空、醫學范畴。有些人展望将来铝和模具钢質料的模具或许将直接打印，能供给超高效的随形冷却水道，将大量削减注塑時候，耽误模具利用寿命。某種水平上，DMLS直接打印模具速率慢且昂贵，凡是只用于很是小、繁杂的模具，或则加工那些經由過程傳统機加工法子很難制造的模具嵌入物。

    實測靠得住

总的来讲，ProtoLabs認為最佳利用DMLS、SLA或其他3D打印工藝做他們长于的事：打印零件而不是模具。可是，若是知足如下前提，3D打印注塑模具會是個靠得住的替换。

1)小批量且相對于简略的零件，產物必要比力大的拔模角度。

2)东西與模具设计團队要對3D打印模具的设计原则很認識。

3)有加工和装置塑料模具的职员和装备。

终极设计斟酌身分。若是你必要模具持久利用，一旦3D打印模具驗證了设计的公道性，下一步就是采纳更加永恒的質料建造模具，好比铝或不锈钢，由于塑料模具重要小批量產物出產利用。因為3D打印模具和傳统模具的设计分歧，項目時候和預算上要斟酌必定次数的模具重设计和測试。