3d打印技术在模具行业中的应用现状

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1、3D打印技术在模具行业中的应用现状吴成龙1，刘斌1，张步跃2（1．华南理工大学聚合物成型加工工程教育部重点实验室，聚合物新型成型装备国家工程研究中心，广东广州5106412．东莞市广正模具塑胶有限公司，523861）摘要：本文首先探讨了使用3D打印技术制造模具的流程、3D打印技术在模具中的应用研究及应用实例；然后对3D打印技术短期内无法替代传统模具制造技术的原因进行了分析；最后总结了目前3D打印技术应用的发展方向。.jyqkerProcessingEngineeringofMinistryofEducation,NationalEngineeringResearchCenterofNovelE

2、quipmentforPolymerProcessing,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou,Guangdong5106412.GreatechMouldingCo.,Ltd,Dongguang523861）Abstracrt：Theprocessofusing3Dprintingtechnologyinmoldmanufacturingeexamplesof3Dprintingtechnologyinthemoldoldmanufacturingtechnologyintheshorttermentof3Dprintingtechnology

3、applicationmarized.KeyalCoolingChannel;InjectionMold1．概述3D打印，又称增材制造技术，是一种以三维CAD模型文件为基础，应用粉状、丝状或片状等材料，通过“分层制造、逐层叠加”的方式来构造三维物体的技术。目前应用比较广泛的3D打印成型工艺主要有：选择性激光烧结（SelectiveLaserSintering，SLS）、选择性激光熔化（SelectiveLaserMelting，SLM）、直接金属激光烧结（DirectMetalLaserSintering，DMLS）、立体光固化成型（StereoLithographyApparatus，SLA

4、）、熔融沉积成型（FusedDepositionModeling，FDM）、分层物体制造（LaminatedObjectManufacturing，LOM）等，不同类型的工艺在不同的领域有着应用的优势。3D打印技术在模具行业中的应用，主要分为三个方面：（1）一是直接制作手板，上述几种3D打印工艺都能制作手板，只是制作出来的手板的精度、强度和表面质量有区别，这也是目前3D打印技术最常见的应用方式；（2）二是间接制造模具。即利用3D打印的原型件，通过不同的工艺方法翻制模具，如硅橡胶模具、石膏模具、环氧树脂模具、砂型模具等。（3）三是直接制造模具。即利用SLS、DMLS、SLM等3D打印工艺直接制造

5、软质模具或硬质模具，主要是金属3D打印技术。2利用3D打印技术的模具制造流程利用3D打印技术直接制造模具的流程如图2所示（以SLM工艺为例），可分为成型前准备、SLM成型和成型后处理三个阶段。成型前准备包括模具模型的3D建模、STL格式转化、添加支撑结构、确定工艺参数、进行分层切片等数据处理；SLM成型阶段属于自动化加工，人工干预较少，只需对SLM设备的工作状况进行监控，保证设备的正常运行即可；成型后处理包括取件、清粉、喷砂、表面打磨、抛光以及其他加工等。下面具体讲述利用SLM工艺制造模具的过程。2.1成型前处理（1）模型设计模型设计是模具制造的第一步，直接决定了模具的外形特征，例如随形冷却注

6、塑模具，设计时不仅需要考虑冷却的效果，还需要考虑加工工艺的限制及采用的模具组合方式等因素。冷却的效果要兼顾冷却效率和冷却的质量两个方面，需要优化冷却通道的排布和结构特征，冷却通道的设计原则和方法等；加工工艺限制主要是针对SLM工艺的成型特性，在设计时对某些特征的处理，以保证模具在成型制造时不会导致特征丢失，例如，微小特征、悬空结构等；随形冷却注塑模具比较经济和实用的模具组合方式是镶嵌式。（2）添加支撑添加支撑的目的主要有两方面，一是为了将成型工件固定在基板上，这是由于在模具成型的过程中，由于铺粉时需要将粉料均匀紧密地平铺在基板上，铺粉时存在一定的剪切力，若成型零件在基板上未固定或固定不足，轻微

7、的移位会导致加工完成的工件错层，严重时工件有可能卡住铺粉装置，损坏设备。因此，需要足够的支撑将成型工件固定。二是为了防止特定结构打印时的特征丢失，这主要是针对倾角较大的结构。添加支撑是成型前处理的重要工作，对工件的成型质量有着重要影响。不同加工设备的支撑有所区别，主要分为两类，一类是交错的网状结构，主要应用于底面平直部分较大的工件支撑；另一类是片状的支撑，应用于圆柱面等非平直曲面的支撑。最小的支撑