工业 3D 打印对制造业产生了巨大影响

快速原型在几天之内成为可能，材料选择和进步继续变得更加强大，具有不可制造设计的零件已经找到了它们的位置。最近，一些公司已经开始使用这项重要的技术来生产注塑模具。我们的建议？在大多数情况下，对零件（原型或最终用途）使用 3D 打印，但不适用于模具。让我们解释一下。

使用基于热塑性塑料的 3D 打印制成的模具有点像我们中的一些人放在后院的塑料储藏棚。它们比金属棚便宜一点。它们上升很快，在轻负载下也很好。然而，在它们身上堆积太多的雪，它们就会像纸牌屋一样倒塌。

尽管如此，注塑模具仍然占有一席之地，一些商店已经取得了很好的成功。支持者认为，与使用传统模具制造工艺相比，3D 打印生产模具的速度提高了 90%，成本降低了 70%。虽然这在某些情况下可能是正确的，但重要的是要了解印刷塑料模具与金属加工模具相比的优缺点。

质量为王

3D 打印分层构建零件。正因为如此，打印部件可以在任何有角度的表面或墙壁上呈现阶梯效果。注塑模具也不例外，需要机加工或打磨来去除这些小的锯齿状边缘。必须钻出小于 0.039 英寸（1 毫米）的孔，铰孔或钻孔更大的孔，以及攻丝或铣削螺纹特征。所有这些二次操作都消除了与印刷模具相关的大部分“印刷到印刷”速度优势。

尺寸问题

零件体积限制在 10 立方英寸（164 立方厘米），大约是葡萄柚的大小。尽管现代增材机具有令人印象深刻的精度，但它们无法与加工中心和 EDM 设备竞争，后者通常将模具型腔加工至 +/- 0.003 英寸（0.076 毫米），零件体积可达约 59 立方英寸，约 6比使用 3D 打印制造的零件大几倍。

加热生产流道

为了使材料正确流动，注塑成型需要非常高的温度。铝和钢模具通常要承受 500°F (260°C) 或更高的温度，尤其是在加工 PEEK 和 PEI (Ultem) 等高温塑料时。铝制工具可以轻松生产数千个零件，也可以作为桥梁工具，直到生产模具可用。使用立体光刻和类似 3D 打印技术生产的模具使用光反应树脂，这些树脂通过紫外线固化。这些塑料模具虽然相对较硬，但在经受注塑成型的苛刻热循环时会很快分解。事实上，印刷模具通常在 100 次软热塑料（如聚乙烯或苯乙烯）的注射后失效，并且可能只用玻璃填充的聚碳酸酯和其他坚韧的热塑性塑料生产少数零件。

3D 打印与金属工具网络研讨会

可比成本

打印模具的最大吸引力之一是其低成本。爱好者指出，生产级机加工工具的成本为 20,000 元或更多，这表明这与 1,000 元的印刷模具进行比较。不过，这不是一个公平的类比，印刷模具的成本估算通常是“仅材料”，不包括组装和装配、顶出系统和杂项硬件的人工。我们的铝制模具起价约为 10000元，随时可以使用。需要更多零件，使用 3D 打印模具，您需要每 50 到 100 次打印、机器组装和测试一个新模具。铝制工具没有这样的限制，并且无论使用何种塑料，通常都能看到超过 10,000 次的服务。此外，如果您选择我们的按需制造注塑成型选项，模具寿命是无限的，模具可以在我们那里存放三年不活动，我们提供单腔和多腔模具选项

零件设计

传统注塑模具制造的原理和实践已经使用了一个多世纪，并且在业界广为人知。印刷模具相当新。例如，拔模斜度必须增加到 5 度或更大，大大超过大多数铝制模具的要求。从塑料模具中顶出塑料零件可能具有挑战性，因此必须更加注意顶针的位置和数量。塑料模具有一定的灵活性，尤其是在较高的成型温度下，使模腔壁更厚，操作压力更低。门的设计也不同。应避免隧道浇口和点浇口，而浇口、扇形浇口和标签浇口应增加到正常尺寸的 3 倍。通过打印模具的聚合物流应与 3D 打印线的方向相同，以避免在较低的注射压力下粘连并改善填充。冷却系统可用于在一定程度上提高模具的使用寿命，但不会减少打印模具明显更长的循环时间，因为塑料工具的散热几乎不如铝或钢制成的工具。

时间和地点

尽管使用铝制工具进行快速注塑成型具有优势，但有时打印模具也很有意义。对于拥有闲置 3D 打印机的商店，并且有时间在注塑机上完成与打印模具相关的学习曲线，一些人可能会认为应该使用设备。当然，模具设计师必须了解如何构建功能正常的工具，否则将需要昂贵的模具返工和重建。还需要支持人员和设备——机械师或工具制造商来打磨模具、安装销钉、衬套和安装硬件，并且注塑机操作员可以调节注射尺寸、温度和机器压力，因为这些将与他或她习惯使用传统工具的参数有很大不同。

但是，在以下情况下，使用 3D 打印机生产的注塑模具可能是一种可行的替代方案：

需要非常少量的具有大拔模角的相对简单的零件。

您的模具团队熟悉 3D 打印模具的设计规则。

人员和机器可用于加工和组装塑料工具。

目前，最好将 3D 打印技术用于他们最擅长的领域：打印零件，而不是模具