邓远华

摘要：3D打印技术目前在我国的制造业当中得到了越来越全面的普及。它的诞生，可以说是现代化信息技术与工业技术的有效结合，为工业技术的新一轮腾飞带来的了机遇。而在模具制造行业当中，3D打印技术又发挥着强大的优势。3D打印技术融入模具制造是发展的必然趋势。

关键词：3D打印技术;传统模具制造;应用;研究

一、引言

3D打印技术作为科学技术快速发展背景下的产物，在我国工业模具设计及制造领域中得到了广泛应用[1]。我国在从农业大国向工业大国转型的过程当中，不仅仅是要实现生产规模上面的提高，更要实现生产技术上面的飞跃。而3D打印技术正是实现这种飞跃的一个着力点。在3D打印技术不断普及的今天，传统模具制造技术也面临着前所未有的冲击。它所需的经济成本与时间成本都低于传统模具制造技术。因此，3D打印模具零件替代模具部分零件的传统制造是发展趋势。

二、3D打印技术制造模具零件的方法

3D打印技术系工业快速成型的范畴。也称为“增材制造”。它基于计算机三维设计平台，主要采用逐层叠加制造方式将材料紧密结合在一起的工艺[2]。目前，常用的3D打印制造模具的技术有：1、分层实体制造法。其原理是采用激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓线数据，将背面涂有热熔胶的纸用激光切割出工件的内外轮廓，然后利用热帖、叠加、切割最终成为三维零件，此方法可以制造模具零件;2、立体光固化成型法。其原理是用一定波長与强度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的固化作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面，这样层层叠加构成零件。该技术可以制造多类模具零件，尤其可以采用该技术打印原型模代替熔模精密铸造中的蜡模;3、选区激光烧结法。其原理是采用粉末材料，这种粉末在激光照射高温条件下才能融化。喷粉装置先铺一层粉末材料，将材料预热到接近熔化点，再采用激光照射，将需要成型模型的截面形状扫描，使粉末融化，被烧结部分粘合到一起。通过这种过程不断循环，粉末层层堆积，直到最后成型零件。该技术根据选用不同粉末材料，可以打印多类模具零件，但成本较高。

三、3D打印技术相对于传统模具制造技术的优劣

（一）3D打印技术的优势

1、节省材料。由于采用增材制造，不需要像传统加工那样切除材料，因此材料利用率高;2、可制造复杂零件。尤其像带随形冷却水道模具成型零件，如图1所示，注射模中，冷却水道可以根据塑件形状设计成相应的形状，水道直径可以根据需要改变，水道截面形状的选择呈多样化。模具冷却时间是决定塑件生产周期长短的重要因素，通过CAE分析优化模具冷却水道的形状和布置方式，可以提高冷却效率，并降低因冷却不均导致的废品率。该零件

采用传统模具制造技术非常复杂，目前，随形冷却水道主要通过选择性激光熔化（SLM）技术制造。3、缩短制造周期。制作过程中，不需要传统的刀具、夹具和机床，就能直接从计算机图形数据中或者通过逆向工程生成模型，然后直接打印零件，从而有效的缩短产品研发周期，而且还能打印出组装好的产品，因此它大大降低了组装时间。

（二）3D打印技术的不足之处

与传统模具制造技术相比，3D打印技术的不足之处主要在于它的精度。由于分层制造，每个层次虽然很薄，但在一定微观尺度下，仍会形成具有一定厚度，这一层层的“台阶”带来一个问题就是产品模具表面的台阶纹效应，即在模具表面所存在的细小、齿状的边缘，这必须要进行一些二次加工，运用机械加工、喷砂等手段来消除;另外对于特殊的孔成型，也存在不便之处，如小于1毫米的小孔，螺纹孔等，必须采用二次加工。最后，材料也有局限性：目前供3D打印机使用的材料非常有限，无外乎石膏、无机粉料、光敏树脂、塑料等。能够应用于3D打印的材料还非常单一，以塑料为主，并且打印机对单一材料也非常挑剔。3D打印的模具材料一般是光敏或热固性树脂，通过紫外光或者激光固化，这些塑料模具尽管比较硬，但是在注塑的热循环条件下损毁非常迅速。

四、3D打印在模具行业的发展趋势

3D打印技术在模具行业的应用虽然有不足之处，但随着该技术的发展，3D打印技术将会与传统的模具制造技术相结合，这是解决模具设计与制造薄弱环节的有效途径。3D打印技术将会应用在直接制模和间接制模两个方面，直接制模是指采用3D打印技术直接堆积制造出模具，间接制模是先制出快速成型零件，再由零件复制得到所需要的模具。

五、结束语

随着3D打印技术的不断发展，适合打印的材料不断增加，3D打印技术必然会融入模具制造领域。该技术将会抛弃传统的刀具、夹具和机床，采用增材方式制造出所需产品;可以采用软件精确、快速地设计好模具3D模型，利用3D打印设备打印零件，缩短产品开发周期，节约生产成本，实现模具快速制造。

参考文献

[1]李香美. 3D打印技术对模具制造技术的影响[J].现代制造技术与装备，2019，3（15）：100-101.

[2]蔡思泽. 3D打印颠覆传统制造业[J].中国中小企业，2011，（11）：46-47.

[3]伍倪燕，廖璘志等. 3D打印技术对模具制造技术的影响分析[J].模具制造，2014，10（8）：87-88.