模具被譽(yù)為“工業(yè)之母”越名，其應(yīng)用可以追溯到遠(yuǎn)古時(shí)代拐尚，在過去的幾十年里，隨著科技革命車輪的滾滾向前呵扛，模具制造行業(yè)拉開了新的篇章每庆，技術(shù)隨之突飛猛進(jìn)，為加工制造業(yè)做出了巨大的貢獻(xiàn)〗翊現(xiàn)如今缤灵，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，但是模具的發(fā)展卻受到了3D打印技術(shù)的沖擊蓝晒。

近年來腮出，隨著工業(yè)4.0的發(fā)展，中國(guó)制造業(yè)從“制造”向“智造”方向的發(fā)展速度越來越迅速拔创，3D打印技術(shù)已在我國(guó)制造業(yè)中得到了廣泛運(yùn)用利诺，3D打印機(jī)可為模具設(shè)計(jì)和制造提供高效富蓄、低成本的支持剩燥。甚至隨著3D打印技術(shù)的迅猛發(fā)展，在部分領(lǐng)域立倍，已逐漸開始顛覆模具技術(shù)灭红，與之形成直接競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。

據(jù)了解口注，相比3D打印技術(shù)变擒，傳統(tǒng)的模具制造需要更多的步驟和工藝相询，模具生產(chǎn)周期更長(zhǎng)。模具制造商推出一種新產(chǎn)品時(shí)蹂甥，在上市之前褒谒，新品需通過嚴(yán)苛的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證，而眾多部件的認(rèn)證將耗時(shí)巨大虚缘。這會(huì)使新產(chǎn)品在搶占市場(chǎng)的時(shí)間上處于非常不利的位置奕喻。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辐轧，在他們的開放性實(shí)驗(yàn)室內(nèi)摧篱，利用3D打印技術(shù)制造注塑模具。

據(jù)施耐德相關(guān)人員介紹鬼涂，通常情況下松苹，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)完成模具原型羔仅，并且可以根據(jù)測(cè)試結(jié)果立即進(jìn)行修改丘多。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)證淘太，而這時(shí)傳統(tǒng)模具制造可能仍在生產(chǎn)當(dāng)中姻僧，甚至在模具最后確定之前，3D打印成品就已經(jīng)通過認(rèn)證蒲牧，大大縮短了開發(fā)周期撇贺。

在大批量生產(chǎn)領(lǐng)域，3D打印機(jī)與傳統(tǒng)模具的對(duì)比：

傳統(tǒng)模具

1冰抢、模具耐用性：在生產(chǎn)應(yīng)用中松嘶，模具要耐磨損，而且要經(jīng)濟(jì)實(shí)惠挎扰。因此翠订，大部分模具都采用鋼制，有些甚至采用硬質(zhì)合金制造遵倦。

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

3似谁、模具用途：以傳統(tǒng)注塑、壓鑄遣惊、橡膠和沖壓等產(chǎn)品為主钓赛。

4、模具強(qiáng)度精度：根據(jù)用戶實(shí)際需求確認(rèn)強(qiáng)度，精度較高勃说。

5狞饮、模具生產(chǎn)時(shí)間：較為快速。

6痒塞、模具經(jīng)濟(jì)性：大批量生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性好佣各，單件和小批量經(jīng)濟(jì)性差。

3D打印技術(shù)

1洪磕、3D打印所需材料：根據(jù)用戶實(shí)際需求考慮最適合的打印材料朦阶。

2、3D打印成型方式：累積式瘪吭，一點(diǎn)一點(diǎn)增加上去杰翰，最終打印完成作品。

3经芋、3D打印用途：小型復(fù)雜零件用3D打印可以輕松實(shí)現(xiàn)焰诲，大型零件，整體打印拼湊碟嘴。

4溪食、3D打印強(qiáng)度精度：關(guān)于3D打印的強(qiáng)度和精度有很多綜合因素，3D打印機(jī)的精度娜扇，所選材料的好壞错沃，3D模型圖的精度都決定了最終出來的產(chǎn)品精度，強(qiáng)度尚可雀瓢。

5枢析、3D打印生產(chǎn)時(shí)間：成型時(shí)間較長(zhǎng)。

6刃麸、3D打印經(jīng)濟(jì)性：大批量生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性差醒叁，單件和小批量經(jīng)濟(jì)性好。

僅在模具生產(chǎn)周期上泊业，3D打印技術(shù)已經(jīng)對(duì)傳統(tǒng)的模具制造產(chǎn)生了一定的沖擊把沼。然而業(yè)內(nèi)專家表示，盡管3D打印技術(shù)具有生產(chǎn)周期短吁伺、原料便捷饮睬、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)的模具制造方法谷培，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卦瘤。

比如，3D打印技術(shù)是逐層加工得到產(chǎn)品梧杠，這雖然會(huì)縮短模具的生產(chǎn)周期弧蜒，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啤都，后期需要機(jī)械加工或者噴砂來消除這些細(xì)小的砰穗、齒狀的邊緣。此外溃锤，小于1mm的孔必須鉆渣么，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灿拗，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(shì)蛋鸡。

同時(shí)，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。鋁模和鋼模通常經(jīng)歷500F(260℃)甚至更高溫度環(huán)境窄赋，尤其在加工高溫塑料卷撞，如PEEK和PEI材料時(shí)。用金屬材質(zhì)模具生產(chǎn)幾千個(gè)零件很容易漆埋，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，它們通過紫外光或者激光固化依鸥。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毀非常迅速悼沈。事實(shí)上贱迟，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絮供。對(duì)玻璃填充聚碳酸酯和耐高溫塑料衣吠，甚至只能生產(chǎn)幾個(gè)零件。

此外壤靶，使用3D打印模具的一大原因是其成本低蒸播。生產(chǎn)級(jí)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萍肆。但是這個(gè)類比并不公平袍榆，打印模具陳本的評(píng)估通常只考慮材料消耗，并沒有考慮人工笆犀、裝配與安裝柜步、噴射系統(tǒng)和五金器具。比如ProtoLabsd的鋁模具花費(fèi)1500美元可以用于生產(chǎn)锉纹。如果需要生產(chǎn)更多零件冲或，采用3D打印模具，每生產(chǎn)50-100個(gè)產(chǎn)品就需要重新打印残宽、裝配機(jī)測(cè)試新的模具腌棒。另一方面置悦，不考慮所使用的塑料，鋁模具通常在生產(chǎn)10000個(gè)零件之后仍然服役良好隧蜀。因此捂旨，在生產(chǎn)成本上，3D打印并不比傳統(tǒng)的模具制造方法更能節(jié)省成本素矛。

另外憨琅，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)的歷史撒蟀，行業(yè)對(duì)其研究比較透徹叙谨，比如拔模斜角必須大于等于5度，以滿足大部分鋁模要求保屯。3D打印模具注塑塑料零件卻面臨挑戰(zhàn)手负，對(duì)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姑尺，3D打印模具(尤其是高注塑溫度)在某種程度上更為靈活虫溜。澆口的設(shè)計(jì)也不同，應(yīng)當(dāng)避免使用隧道式和點(diǎn)狀澆口股缸。直接澆口衡楞、扇形澆口、翼形澆口應(yīng)該增加到正常尺寸的3倍敦姻。打印模具內(nèi)聚合物的流動(dòng)方向應(yīng)該與3D打印線一致瘾境，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镰惦，但不會(huì)明顯降低打印模具的循環(huán)次數(shù)迷守，因?yàn)?D打印模具的散熱能力不像鋁模或鋼模那么好娩伴。

綜上脯纽，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)量靠牙、產(chǎn)品成本和模具設(shè)計(jì)上與傳統(tǒng)模具制造相比尽架，還存在一定的不足。并且虎疗，3D打印也不適合批量生產(chǎn)糜罢，生產(chǎn)1件和生產(chǎn)1萬(wàn)件的成本單價(jià)基本接近，而且3D打印需要的時(shí)間也較長(zhǎng)榄缸。目前的3D打印技術(shù)只能針對(duì)小批量生產(chǎn)周期要求緊張的模具生產(chǎn)蛹吱，大批量的生產(chǎn)還是以傳統(tǒng)模具制造為主。

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