2017日本工業(yè)展·3D打印模具應用,小批量大批量均可實現(xiàn)

模具是工業(yè)制造的基礎，從幾千年前起古代的青銅器就是采用鑄造的技術制造的，如今經(jīng)過幾千年的發(fā)展，生產(chǎn)制造仍然大量的使用模具。傳統(tǒng)的模具按照不同材料分包括：塑料模、金屬沖壓模、鍛壓模、金屬壓鑄模、陶瓷模、玻璃模、玻璃鋼模具、砂模、石膏模等等。

△這是一套注塑模具（金屬材質(zhì)）

由于3D打印技術的誕生，模具的制造方式也發(fā)生了轉(zhuǎn)變，以前通過機加工切削方式制造的金屬模具如今可以通過3D打印機直接打印，以前用手工制作砂模如今也可以直接3D打印，以前手工雕刻蠟模如今也可以直接3D噴蠟等等。


2017年6月21日，南極熊受日本工業(yè)展邀請來到東京，在此次展會上看到了不少與3D打印模具相關的應用案例，與各位熊友分享：

這是一臺小型注塑機，對于傳統(tǒng)的注塑廠家來說，一般需要開一套金屬模具然而安裝在注塑機上去生產(chǎn)塑料件，金屬模具開制周期長，成本高，尤其對于小批量的生產(chǎn)，金屬模具壽命過長產(chǎn)生資源浪費。而Stratasys與SWANY合作的3D打印模具可以用于小批量的注塑生產(chǎn)，該模具使用PolyJet 光聚合物打印，Stratasys方面表示，3D打印模具的生產(chǎn)成本遠低于傳統(tǒng)模具。

但與傳統(tǒng)模具相比，該新型模具可承受材料的熱度、壓力均較低。盡管塑料模具的耐用度不如金屬模具，但可用于原型制造和數(shù)百次注射的短期產(chǎn)品。3D打印模具被用于生產(chǎn)原型件時，有助于找出設計問題，避免耗費大量資金制作設計不完善的鋁制或鋼制模具。

照片展示的注塑件是用于汽車模型的底盤，對于小批量的生產(chǎn)汽車模型，這種方式成本更低。

這是3D打印機制造的吹塑模具，主要用于生產(chǎn)塑料瓶子，同樣是用于小批量生產(chǎn)。

當需要用于大批量生產(chǎn)時，還是需要金屬模具，一些金屬3D打印企業(yè)，希望直接3D打印金屬模具，取代機加工的方式。3D打印金屬模具的優(yōu)勢主要在于可以重新設計模具結(jié)構(gòu)，優(yōu)化模具內(nèi)部的冷卻水路，加速注塑過程中模具冷卻時間，延長模具使用壽命。

左側(cè)兩個透明塑料模型，演示了3D打印模具內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及冷卻水路的情況。模具在用于生產(chǎn)注塑件時，需要將加熱融化的塑料注入到模具模具內(nèi)部，待塑料冷卻后打開模具即可取出成型的塑料件，因此塑料件冷卻的過程非常重要，冷卻速度越快生產(chǎn)一個塑料件需要的時間越短，金屬模具處于高溫的時間越短使用壽命越長。

對于失蠟鑄造方式，3D打印機可以打印蠟模，替代了人工雕刻蠟模等工藝，在中國的首飾領域已經(jīng)大面積普及使用。藍色的蠟模是由Solidscape設備打印。

黃色和白色的樣品就是將蠟模熔融掉以后，鑄造出來的首飾樹，一個一個剪下來就是單個的首飾了。

FDM 3D打印技術之前一直沒有用于鑄造領域，主要是所打印的材料無法用于鑄造，直到Polymaker推出了PolyCast鑄造材料，下圖左側(cè)是使用PolyCast材料3D打印出的塑料母模，將其進行包埋制作砂模，然后再將其高溫燒掉，即可灌入金屬制造出金屬零件，就像下圖右邊的金屬件一樣。

左側(cè)是鑄造出的金屬件，右側(cè)是砂模。

還有一種3D打印機是直接3D打印砂型，比如下圖這種設備，我們在國內(nèi)也見過不少，一般使用SLS激光燒結(jié)工業(yè)或者3DP粉末粘合工藝。

3D打印出的砂模，結(jié)構(gòu)還是非常復雜的，可以用于鑄造金屬。

目前，3D打印技術在模具行業(yè)的應用主要是以上幾大類，我們在日本工業(yè)展上都有看到，各位熊友如果對于其中某一項技術感興趣，可以在南極熊搜索關鍵詞了解更多信息。

模具領域的應用，未來潛力大

深圳也有一家類似的企業(yè)，迪嘉機械