3D打印注塑模具的優(yōu)缺點(diǎn)、案例及制作方法

快速竿頭日進(jìn)且競爭凌厲的注塑成型行業(yè)價(jià)值數(shù)千億美元，這促使制造商謀求更迅捷、老本更低的道道兒以維系領(lǐng)先地位。3D打印，也稱作增材造作，可贊助這些信用社比傳統(tǒng)工藝更快、更造福地筑造更好的注塑成型胎具和家什。方可說，3D打印模具正值更改胎具制造同行業(yè)的游戲規(guī)則。

在白文中，我輩將給大家牽線嗬喲是3D打印注塑模具以及它的分門別類，并將對(duì)龍生九子的制作方法拓展穿針引線，然后享用多個(gè)數(shù)一數(shù)二的役使案例，末段再對(duì)該招術(shù)的利弊展開下結(jié)論。

所謂注塑成型縱使受熱融注的酚醛骨材由超高壓射入模腔，透過冷卻固化后獲得注塑成型產(chǎn)品的長法，必不可缺用來批量生產(chǎn)。而這里邊的顯要即令注塑模具，由此它得以方便快捷地給塑料產(chǎn)品提供一體化的結(jié)構(gòu)和毫厘不爽的尺碼。

眼下的模具筑造，也即或我們常說的開模，普通是一個(gè)機(jī)械加工長河。其流程敢情是，先是據(jù)悉最終產(chǎn)品的數(shù)目字3D模子透過軟件締造數(shù)目字模具，席卷規(guī)定注塑成型長河中所需的型腔數(shù)碼、澆口職務(wù)和流道體系。

接下來應(yīng)用經(jīng)過CNC、鈾礦床和車床等工具加工出模具零部件。想要贏得更好的注塑制品，模具幾度還內(nèi)需精加工，末了空投以增長表面質(zhì)量。這是一個(gè)非常不勝其煩的過程，相似的工致注塑模具生兒育女周期在20-25天左不過。

ECCO（愛步）連年來施用Stratasys 3D打印機(jī)制造鞋底胎具，圖片發(fā)源：ECCO

與機(jī)械加工對(duì)待，3D打印亟需的步調(diào)更少，一揮而就胎具和機(jī)件分等只亟需六個(gè)工作日。居然有何不可在最短幾個(gè)鐘點(diǎn)大功告成模具的制作，速度快，時(shí)日短。

在本指南中，咱們將重點(diǎn)深入探討3D打印酚醛塑料和小五金模具炮制，它們亦可滿足莫衷一是的需求并所有不等的優(yōu)點(diǎn)和缺陷。

3D打印塑料模具

由此酚醛塑料（或聚合物）3D打印機(jī)結(jié)節(jié)牢固耐溫的素材，得以使店堂在里頭打造諧調(diào)的注塑模具或找服務(wù)商火速訂座。3D打印塑料模具可用于微量組件（100個(gè)或者10,000個(gè)，求實(shí)有賴骨材），并且基金比小五金胎具低90%。

倘然預(yù)算星星，交貨期短，這就是說電木3D打印是首選的胎具制造法子。它也廣大用于原型筑造，這使?fàn)I業(yè)所力所能及更快地展開測試和迭代，然后更有信心地轉(zhuǎn)賬風(fēng)土民情家什開展廣闊生養(yǎng)。

1，動(dòng)用的技巧和素材

招術(shù)一：熔化淤積成型 (FDM)，這是塑料模具炮制最劃算的3D打印解決方案，但運(yùn)用此方法會(huì)長出凸現(xiàn)的層紋。索要透過末期磨擦或假象牙甩賣刪減，為了高達(dá)得天獨(dú)厚的精度，并且這些模具也得以由此機(jī)加工直達(dá)更嚴(yán)格的皂隸。

技巧二：樹脂3D打印，囊括幾何體光刻 (SLA)和數(shù)字光處理 (DLP)，這些是更受歡迎的招術(shù)。因?yàn)樗矶〉奶ゾ邞延懈阅愕谋砻婀鉂嵍?，亟待更少的后處理?/p>

技術(shù)三：選擇性激光構(gòu)成 (SLS) 是一種役使粉末狀聚合物素材和激光的技術(shù)，可提供具備表面質(zhì)量和強(qiáng)度的模具，累見不鮮由增進(jìn)尼龍制成。

雖然3D打印中使喚的塑料門類游人如織，但并偏差懷有材料都有何不可接受注塑機(jī)的旁壓力和溫度。素材的分選有賴要成型的酚醛的煉化溫度、注塑機(jī)的側(cè)壓力以及生養(yǎng)的器件數(shù)額。

里邊施用頂多的骨材囊括PETG、聚丙烯 (PP)、胎具樹脂、尼龍 (PA)、碳纖維尼龍之類，但它們一般性只能收受數(shù)十到數(shù)百次注塑成型的周期，對(duì)此數(shù)千個(gè)機(jī)件的添丁，大多數(shù)時(shí)光要么選項(xiàng)金屬而錯(cuò)處塑料。

2，超塵拔俗使用案例

這里以百事可樂為例，讓咱們一同省視它是怎樣開銷新的吹塑胎具。風(fēng)俗習(xí)慣吹瓶用的金屬胎具米珠薪桂且耗時(shí)，生兒育女原型恐怕亟待長達(dá)四圍的時(shí)間；依據(jù)其復(fù)雜程度，生育一套小五金家什的成本內(nèi)需數(shù)千美元。

百事可樂經(jīng)過3D打印造作模具嵌件，圖籍來源：Nexa3D

現(xiàn)行，百事可樂找到一種足夠金湯的辦法和材料來滿足他的需求。由此與漢高樂泰Nexa3D合作社通力合作，使喚其xPEEK147樹脂資料，組合Nexa3D NXE 400 3D打印機(jī)生育胎具的鑲件，再將其與風(fēng)俗人情金屬胎具的部件結(jié)緣群起。一套完好的模具足以在12小時(shí)內(nèi)制成，里頭3D打印工夫?yàn)?鐘點(diǎn)，后處理或錨固歲月為4小時(shí)。

原型胎具開支時(shí)日從4周減小到48小時(shí)，而外，每套胎具的資本有何不可從10,000美元滑降到350美元。這些良莠不齊筑造的模具足以生兒育女10000多個(gè)瓶子，而不會(huì)長出故障，比民俗的大五金模具節(jié)省了達(dá)標(biāo)96%的血本。

對(duì)此風(fēng)俗習(xí)慣的注塑成型而言最大資本是制造模具，除非曠達(dá)生養(yǎng)和銷售制品，干才撤銷胎具的生產(chǎn)成本。如若成品的生命周期短或需求低，注資機(jī)加工模具說不定就尚未合算意義。此時(shí)，透過3D打印來打造胎具說不定是一種更佳的分選，在股本可控的限制，制造商得以將他倆的必要產(chǎn)品范圍擴(kuò)張到此前在經(jīng)濟(jì)上不合用的定制或小批量添丁。加上速度快，3D打印模具使制造商亦可更快地一呼百應(yīng)客戶對(duì)新產(chǎn)品的需求，用于短期制品的末了開支生產(chǎn)。

讓咱倆再來細(xì)瞧國內(nèi)的案例。迪嘉（Multiplus）是赤縣深圳的一家注塑成型公司，再者提供迅速開模及小批量注塑服務(wù)?？琥Q西游幾年，小批量生養(yǎng)的需求增創(chuàng)，鑒于炮制胎具的迷離撲朔和基金，風(fēng)土人情上小批量生養(yǎng)的利潤率較低。迪嘉轉(zhuǎn)速3D打印，以推究切合更快地為較小訂單生育更便利的塑料模具，末梢窺見Formlabs的SLA 3D打印機(jī)與該店堂的玻璃填入樹脂材料Rigid 10K Resin非常適合她倆的Babyplast工業(yè)注塑機(jī)。

迪嘉通過Formlabs炮制3D打印注塑胎具，圖片來自：Formlabs

設(shè)計(jì)好模具后，迪嘉足以在一天內(nèi)打印出模具并展開后處理，粘連萬古長存的胎具五金框架，半小時(shí)內(nèi)就何嘗不可組建好，接下來起頭注塑成型。該店家將每個(gè)模具的施用次數(shù)粗粗是100次，但對(duì)此更大的訂單數(shù)量，有何不可一次3D打印多個(gè)胎具。

再來細(xì)瞧3D打印機(jī)制造商Markforged的應(yīng)用案例。為了以省掉胎具加工的時(shí)間和費(fèi)用，五湖四海最大的相碰測試假人制造商Humanetics翕然披沙揀金了3D打印。

Humanetics在Markforged 3D打印機(jī)上打印熱固性胎具，圖片源于：Markforged

該小賣部特需一種熱固性胎具來替代其值錢的外購硅膠工藝，該工藝力所能及在加熱至150℃時(shí)承受光輝的夾緊力。Markforged利用X7 3D打印機(jī)打印和Onyx骨材在約莫60鐘頭內(nèi)生育出一個(gè)胎具，每個(gè)模具的本金約為240美元，而機(jī)加工硅膠模具的炮制時(shí)日為144鐘點(diǎn)，每個(gè)胎具的成本約為1,000美元。

3，優(yōu)缺點(diǎn)淺析總結(jié)

塑料3D打印模具的可取緊要反映在：比習(xí)俗大五金胎具炮制速度快得多，方便得多；可并且打印多個(gè)胎具版本；動(dòng)用可選項(xiàng)更高，相符外包制造商慎選；以防數(shù)據(jù)資料泄露，衛(wèi)護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的里面解決方案；注塑出去的機(jī)件身分平等。

相對(duì)判若鴻溝的弱項(xiàng)席卷：塑料模具的導(dǎo)熱性日常僅次于金屬模具，造成注塑件的制冷時(shí)日更長；比五金胎具磨損得更快；諒必仍需要機(jī)加工后甩賣才識(shí)滿足精密度渴求；胎具尺寸一定量。

3D打印小五金胎具

大五金3D打印胎具動(dòng)用激增體己的使得因素與塑料3D打印模具的優(yōu)勢一古腦兒不一。實(shí)際，在幾分情況下，小五金3D打印胎具莫不比謠風(fēng)小五金模具更米珠薪桂且打造歲時(shí)更長。它不是胎具的制造更占優(yōu)勢，而是百分之百產(chǎn)品在采取3D打印胎具來世產(chǎn)更具經(jīng)濟(jì)效益。

1，役使的技巧和骨材

五金3D打印得以始建用于最終產(chǎn)品生兒育女和原型的胎具，得以奮斗以成水磨工夫的底細(xì)，使制造商亦可跳過傳統(tǒng)胎具制造過程中的多個(gè)步驟，并且不再特需諳練的機(jī)械師。

可比科普的工藝是選擇性激光熔融(SLM)，這也是金屬材料增材制作中的一種重大技術(shù)門徑。用到該工藝雖然何嘗不可落實(shí)嬌小的細(xì)節(jié)，但額外的加工仍然很寬泛。事實(shí)上，是因?yàn)闀r(shí)下的老本和加工進(jìn)度，五金3D打印決不會(huì)替代注塑家什的機(jī)加工，而是一種有助于加快共同體生育速度的抵補(bǔ)。

另一種3D打印招術(shù)叫作一直能量沉積 (DED)，由激光在沉積區(qū)域時(shí)有發(fā)生熔池并高速移動(dòng)，材料以末兒或絲狀直接送入高溫熔區(qū)，熔化后逐層沖積。這種解數(shù)使開外金屬材料的大五金模具化作說不定。譬如說，可以在純銅基板上使喚不銹鋼頂層，以將高導(dǎo)熱性和耐磨性粘結(jié)風(fēng)起云涌，這是注塑成型家什所需的表征。

出于小五金3D打印器件一般性需要額外加工，因而市場上現(xiàn)出了尤其多的錯(cuò)落機(jī)器，將3D打印機(jī)和CNC機(jī)器并軌到一臺(tái)機(jī)具中，遵循：五金3D打印草創(chuàng)商號(hào)Mantle出產(chǎn)的TrueShape機(jī)具就屬于這類機(jī)型。

TrueShape技巧可生產(chǎn)滿足家什制造商尖酸務(wù)求的玲瓏剔透部件，圖表緣于：Mantle

第一運(yùn)用可擠壓工具鋼漿3D打印五金胎具。下一場，嵌入式CNC機(jī)器將模具加工成嚴(yán)酷的聽差，接下來在高溫爐中將其粘結(jié)。

2，卓著采取案例

3D打印能夠炮制懷有撲朔迷離保形冷卻陽關(guān)道的模具，它正在掀起模具炮制行當(dāng)?shù)囊粓龃蛱煜隆Ｖ评渫ǖ涝谛∥褰鹱⑸涑尚凸ぞ咧惺潜匾?，這么器件就足以更快、更勻溜地制冷。氣冷品級(jí)占整整周而復(fù)始時(shí)日的70%至80%，故而在胎具的滿貫生命周期內(nèi)冷縮該歲月可為制造商節(jié)省坦坦蕩蕩股本。妥帖的制冷也會(huì)影響最終產(chǎn)品的尺碼精度、表面質(zhì)量和習(xí)性。

使役人情的加工招術(shù)，經(jīng)過直線鉆孔將冷卻大道日益增長到胎具中。元件的若干形制越卷帙浩繁，沿著模具輪廓維持準(zhǔn)確無誤氣冷就越真貧，這會(huì)使繁復(fù)部件的民俗生產(chǎn)變得不行繞脖子和值錢。

與傳統(tǒng)工藝相對(duì)而言，3D打印有何不可在造型符合機(jī)件幾多形制的胎具內(nèi)開立曲曲彎彎的冷卻通道，并在最需要的地方提供冷卻，以如虎添翼零部件成色并將氣冷工夫減去多達(dá)70%。

我輩然后現(xiàn)實(shí)探視幾個(gè)案例。第一，以普利司通為例，讓我們聯(lián)手細(xì)瞧它是怎么樣制造委實(shí)的全季車帶。風(fēng)俗人情上的車胎胎具是透過以所需的模式手動(dòng)將條狀和五金塊連珠到基本車帶模具上制成的。五金散裝是役使傳統(tǒng)的加工工具筑造，之所以其若干形制從略。

透過SLM Solutions的五金3D打印機(jī)筑造的車胎模具，圖形門源：SLM Solutions

現(xiàn)行，普利司通仰賴德國大五金3D打印機(jī)制造商SLM Solutions的SLM 機(jī)器打造3D打印小五金模具，工程師方可貫徹先前心余力絀落實(shí)的形制和模式。通過變更計(jì)劃性，如虎添翼了車胎的拉住性質(zhì)，與此同時(shí)決不會(huì)影響車帶的毀壞人壽。

據(jù)SLM Solutions代表，已經(jīng)不負(fù)眾望打印出了最薄處薄厚惟有0.3mm的鋼車胎模具。不僅僅是普利司通在施用3D打印，米其林自2013年來說徑直在銷行采用該招術(shù)制作的輪帶。

下一場，俺們再看一看境內(nèi)的案例。易加三維拔罐制造商歸西用到風(fēng)俗人情注塑成型的拔罐透明度較低，注塑頻率不高。必不可缺案由是由此風(fēng)俗人情CNC技巧生兒育女的拔罐模具只好加工直溜溜冷卻通途，鞭長莫及有效地制冷胎具。

EP-M250 SLM 3D打印機(jī)生育的拔罐打針模，

透過施用易加Eplus3D EP-M250 SLM 3D打印機(jī)生育錯(cuò)綜復(fù)雜的保形氣冷陽關(guān)道五金胎具。最后拔罐只需16.63s即可達(dá)成高射溫度。與索要22.97秒的傳統(tǒng)胎具相比之下，工夫精減了6秒之上，打針效率提高了約26％。

3D打印隨形制冷陽關(guān)道的優(yōu)勢在游人如織小圈子的胎具筑造中都有映現(xiàn)，就拿電子煙的話，據(jù)廣東模科吐露：“我們近3年不外探詢的PCTG的資料，特別是在電子煙上頭的應(yīng)用，這種產(chǎn)品這款骨材不曾3D打印招術(shù)，容許是朝向別有洞天一個(gè)系列化上移?！笨吹贸?D打印在模具行當(dāng)?shù)幕军c(diǎn)，它真正釜底抽薪了風(fēng)土辦不到速戰(zhàn)速?zèng)Q的難題。

3，利弊剖解小結(jié)

金屬3D打印模具的獨(dú)到之處重在映現(xiàn)在：與機(jī)加工胎具質(zhì)量同義；可以制作隨形氣冷陽關(guān)道；使用比機(jī)加工模具更少的原材料，更快的進(jìn)度；得以一次打印多個(gè)胎具版本；動(dòng)用可選項(xiàng)更高，順應(yīng)外包制造商精選；嚴(yán)防數(shù)據(jù)資料走漏風(fēng)聲，護(hù)衛(wèi)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的里頭解決方案；注塑出來的零件成色劃一。二手注塑機(jī)回收

相對(duì)強(qiáng)烈的瑕疵概括：與機(jī)械加工對(duì)立統(tǒng)一，指不定索要更長的歲時(shí)和更高的老本；所需的前期企劃歲時(shí)更多和技能要求更高；諒必仍需要機(jī)加工后處理干才滿足精密度要求；模具尺寸一星半點(diǎn)。

其中運(yùn)用最多的材料囊括不銹鋼和工具鋼。

一言以蔽之，與人情加工胎具對(duì)立統(tǒng)一，3D打印胎具的優(yōu)勢介于速度、血本和骨材省去，并且計(jì)劃性更靈巧。以小五金3D打印模具的話，莫不以前只是中大型營業(yè)所才會(huì)應(yīng)用，現(xiàn)如今中小模具廠也早就在使役，該技術(shù)的奉行只是歲月題目。