【案例研究】米其林如何用SLM金屬3D打印制作輪胎模具

早在十年前米其林輪胎便已經(jīng)開始探索金屬3D打印在輪胎模具方面應(yīng)用的可能性。前期的鋪墊并非白忙一場，2015年九月，米其林輪胎宣布跟Fives Group集團合資成立一個致力于“制造工業(yè)級別且傳統(tǒng)加工無法完成的輪胎模具零件”的新公司。

受米其林輪胎的影響，不少輪胎模具的制造廠商也紛紛將目光投向日漸火熱的金屬3D打印行業(yè)尋求新的解決方案。輪胎制作工藝的最后一步是在閉合模具中對輪胎進行硫化，硫化可以賦予橡膠彈性，模具則負責給橡膠塑形，最后成為我們?nèi)粘Ｋ�見的輪胎。輪胎公司通常會將模具這部分外包給指定的模具制造公司完成。

如圖是傳統(tǒng)CNC加工的幾個主要步驟：
將鋁塊的輪廓銑削成所需的形狀和曲面；
然后在上面制造溝槽以便后期將輪胎溝槽的模具手動插入；
最后將插入的模具與底部通過激光束焊接制成完整的模具。

在圖中所展示的模具可以做出至少四種輪胎溝壑的花紋，然而當花紋變得多而復(fù)雜的時候，模具的制造不僅變得困難而且耗費的人力和時間也大幅增加。

金屬3D打印可以制造出傳統(tǒng)方式很難加工的小而復(fù)雜的模具，而且從設(shè)計到打印生產(chǎn)出來的周期比傳統(tǒng)的建模轉(zhuǎn)CNC的周期短，可以更快地研制新模具新紋路。同時，這些模具廠商對于3D打印的態(tài)度還是比較謹慎的，關(guān)于模具表面質(zhì)量、模具圓度、打印速度、打印過程穩(wěn)定性以及激光燒結(jié)是否會造成金屬件內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷等問題的探討一直都沒有停止過。

全球領(lǐng)先的3D金屬打印公司SLM Solutions的全球業(yè)務(wù)發(fā)展主管Ralf Frohwerk 先生一直在關(guān)注、促進金屬3D打印在輪胎模具方面的應(yīng)用。他認為，盡管超高精度與高表面質(zhì)量要求是增材制造的最大挑戰(zhàn)，但對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的輪胎比如雪地輪胎來說，金屬3D打印將會成為很好的解決方案。

如今，作為金屬3D打印中的高端品牌，SLM Solutions金屬3D打印機已經(jīng)成功打印出了最薄處厚度只有0.3mm的鋼輪胎模具，免去了沖壓、折彎這些價格不菲的工藝，同時還省去了人工安裝和焊接的成本。

下圖中展示的便是SLM Solutions打印出的輪胎模具，外層是一個鋁制的機加工的支撐外殼用以提供足夠的強度、穩(wěn)定性以及圓度，內(nèi)部是金屬打印的模具部分，出于成本的考慮，這部分會在保證模具本身強度的同時盡量做得越輕越薄。

Frohwerk樂觀地看待了關(guān)于金屬3D打印技術(shù)在打印成型精度方面的不足，他說“我們在過去三年里完成了很多令人矚目的進步和成就”，SLM Solutions提供的打印精度已經(jīng)是金屬3D打印行業(yè)中的佼佼者。可以期待的是，金屬增材制造技術(shù)將會在不遠的未來進一步發(fā)展同時減少后續(xù)加工的需求。

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參考資料：Dr Georg Schlieper, MetalAdditive Manufacturing gains ground in the tyre industry [J], MetalAdditive Manufacturing | Summer 2017, Vol 3 No. 2: 81 - 86.

來源：三的部落