快速模具制造技术发展现状与趋势展望

2015-08-15周慧涛

锻压装备与制造技术 2015年3期

周慧涛

（台州学院，浙江台州318000）

快速模具制造技术作为一门新兴的技术，使制造业的发展迈上了一个新的台阶，被誉为世界新时代发展的重要技术之一。快速成形与制造作为快速模具制造技术的基础，广泛应用于医疗、航空、家电和汽车制造业等行业。尤其在汽车制造业，其应用非常广泛。

1 我国快速模具制造技术发展现状和问题分析

近年来，我国快速模具制造技术快速发展，其技术水平与世界技术发展相适应，与发达国家的制造技术相接近。以汽车行业为例，在汽车行业飞速发展的今天，快速模具制造技术不仅被应用到小批量产品生产中，同时还在各种高端的新产品和高档轿车新车型开发中得到应用。随着科技的不断发展，市场对快速模具制造技术提出新的要求，不仅要制造出符合市场需要的多样化的产品，同时在工艺创新上也要不断加强。

1.1 快速模具制造技术的现状

在国内市场上，主要有两种快速模具制造技术被广泛应用：一种是直接制模技术，一种是间接制模技术。这两种技术发展程度不尽相同，在市场中的使用范围也不同。发展较为成熟和使用最多的是间接制模技术。

1.1.1 间接制模技术

间接制模技术是通过CAD 技术进行数据分析和绘图，使用RP 系统制作出实物模型和模具原型，在此基础上进行金属模具的复制。由于间接制模技术对制作过程中的工艺要求没有直接制模技术复杂和精准，制造过程比较简单，适应大批量生产需求，所以间接制模技术比直接制模技术在制造业的应用更为广泛。

当然，在间接模具制造中，由于制造过程精准度不高，生产出的产品综合性能较低，不能保证产品的质量问题。同时在使用该方法进行生产时，有些过程需要配置污染处理器等装置，缺乏大规模的生产环境和过硬的生产材料，从而加大了企业的生产成本。因而，虽然间接制模技术应用广泛，但是它不能成为未来快速模具制造技术发展的主流。

例如：CEMCOM 公司的镀镍+陶瓷复合工艺（简称NCC 方法）。NCC 方法是建立在SLA 技术方法之上的。在SLA 方法制成的快速原型上加镀一层镍，再利用化学效应把镍质镀层凝固陶瓷材料，再对原型进行分离，从而得到最终的模具。这种模具可以用在注塑模制造上。这种方法制作模具的精度较好，但其废液污染比较严重，需要很长的电镀工序时间。

1.1.2 直接制模技术

相对于间接制模技术，直接制模技术在产品制造过程中对于模具精准度的要求比较高。它将会成为未来模具制造技术的主流发展方向。直接制模技术是利用RP 系统把CAD 图纸上的数据直接应用到生产出的模具上，并直接制造出相应的模具，所以该技术要求数据必须精确，也从而使生产出的产品质量、性能均比较高，提高了模具使用寿命；同时生产工序比间接制模法简单，缩短了生产周期，为企业节约了时间成本。当然，由于该技术在精准度上要求比较高，目前还难以在工厂大规模普及应用。

当前，直接制模法主要有：利用激光作为热源的选择性激光烧结法和激光生成法；利用等离子电弧作为热源的熔积法；喷射成形的三维打印法。

实际中，已经可以通过快速成形机进行模具的直接制作。快速成形机制作出的工件具有较好的机械性能，工件的模型和尺寸比较稳定，这种快速成形件可以直接作为模具使用。TITAN 快速成形机在Stratasys 公司使用，其PPSF 制作工件比较坚硬，可以经受300℃的高温。如果在其表面喷涂清漆和高分子材料，就可用于砂型铸造木模和低熔点合金快速制模工艺中。

1.2 快速模具制造技术领域的弊端

（1）应用快速模具制造技术的企业规模小，不能形成大规模应用。在我国，快速模具制造企业多为中小型企业，整体投入规模较小，没有能力投入资金进行大规模发展和先进技术的研发、改造，从而导致企业不能大规模使用快速模具制造技术，一定程度上阻碍了其在市场中的发展进度。

（2）研究快速模具制造技术的单位较少，一定程度上阻碍了技术的发展。国内目前研究快速模具制造技术的单位主要是科研院所、大专院校和高新技术企业。而专业的研究和生产该模具技术的企业少之又少，加之企业规模较小，导致快速模具制造技术发展缓慢，没有能力支持快速模具制造技术的研发，阻碍了新的产品模具种类，不能满足市场对新产品种类的需求。

在我国的汽车制造业，其新车型的研发和制造中，主要零部件的生产主要来自国外企业和国内的外资企业，而国内的快速模具制造企业的实力和规模不能满足国内市场需求，使快速模具制造技术的发展应用受到很大影响。

2 我国快速制模技术发展趋势

快速制模技术在现代制造业的生产和发展中起着重要作用。而随着科技的发展，市场对制模技术的要求必然越来越高。虽然间接制模技术被广泛应用，但其模具精准度不高，综合性能较低，无法满足市场发展需求。直接制模技术虽然可以保证其数据准确，在质量上比较稳定，但其技术并不成熟，实际操作中很难控制模具的具体数据。所以，相关部门必须重视快速制模技术的发展，加大研发资金投入，研发出综合性能较高、数据精准、生产工序简单的快速制模技术，这是快速制模技术发展的必然趋势，也是提高企业市场竞争力和增加经济效益的重要手段。