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快速制模—过渡模RapidTooling—BridgeTooling快速成形与快速制模
1所谓过渡模具（BridgeTooling）是指介于试制用软模与正式生产模之间的一种模具，可直接进行注塑生产，其使用寿命目标为100～1000个零件，用生产最终零件期望的产品材料制成，具有经济快速的特点。目前，制造过渡模具方式主要有：铝填充环氧树脂模和SLA成形的树脂壳-铝填充环氧树脂背衬模。
2铝填充环氧树脂模铝填充环氧树脂（CompositeAluminum-FilledEpoxy，简称CAFÉ）模是利用快速成形的母模，在室温下浇注铝基复合材料——填充铝粉的环氧树脂而构成的模具
3有三种制作铝填充环氧树脂模具的工艺一、正母模工艺即母模形状与最终零件完全相同，但尺寸方面考虑了材料收缩等因素的工艺它仅需一个工步就能得到铝填充环氧树脂模。正母模型环氧树脂＋铝填充负模具
4二、负母模工艺即母模形状与最终零件相反，尺寸方面考虑了材料收缩等因素及中间硅橡胶软模的工艺。因为有中间硅橡胶软模，比较易于脱模，但增加了一次转换，会增大尺寸误差。此外，负母模的设计与制作一般也比较困难负母模型制作正的硅橡胶软模负模具浇注铝基复合材料
5三、正母模加两次中间硅橡胶软模的工艺正母模可直接根据零件的实际形状进行三维实体设计与制作，不必将此实体模型转化为负母模文件。但这种工艺需要两个中间硅橡胶模，工序较多，会增大尺寸误差。正母模型浇注负的硅橡胶软模负模具浇注铝基复合材料浇注正的硅橡胶软模
6若不具备真空条件，可以采用如下方法进行铝填充环氧树脂模具的制作：在原型的表面涂上一层脱模剂，然后在原型上外覆一层树脂作为注塑模型腔镶块。制作树脂型腔可以采取喷涂或刷涂的方法，如同制作玻璃钢制件一样。硬壳的厚度大多在1.5mm至2mm之间，由于型腔在注塑过程中要承受一定的压力，所以型腔背后需填充环氧树脂和铝粉加以支承，再将填充后的型腔镶块安装在钢模之中进行注塑。刷涂填充组装注塑模型腔硬壳原型镶块正母模型
7如果具备真空条件，建议采用如下步骤进行铝填充环氧树脂模具的制作：（1）制作母模和分型板（2）在母模表面喷涂很薄的一层脱模剂。脱模剂分型板母模（3）将母模与分型板放置在型框中。（4）将薄壁铜质冷却管放置在型框中靠近母模的位置。（5）配备必需数量的CAFÉ模具用材料，即预先混合的精细研磨铝粉和双组份热固性环氧树脂。混合物必须在真空中进行脱泡。（6）在真空状态下，将CAFÉ模具用材料浇注到型框中，让其固化。型框CAFé模材料铜管母模分型板
8（7）将母模与完全固化的CAFÉ模具倒置，拆除分型板，在母模反面与先前固化的CAFÉ模具上喷涂脱模剂，并重复上述过程，浇注另外一半模（CAFÉ——铝填充环氧树脂）
9（8）待第二部分CAFÉ模具完全固化后，将第一部分（型腔）与第二部分（型芯）分离，去除母模，检查型腔与型芯是否有明显的缺陷（9）如果型腔与型芯良好，则用定位销使它们对准，在适当的位置钻出浇注孔，安装推料板和推料杆，连接冷却管，最后将整个模具装配件放置在标准模架中。（10）注射热塑性塑料，得到最终产品。型芯型腔注塑件模架型芯型腔母模
10低压灌注
11低压灌注模具及产品
12用SLA技术直接制作注塑模具90年代中期，有些公司提出了“DirectAIM”（ACESInjectionMolding）的概念。ACES是AccurateClearEpoxySolid的缩写，它是由3DSystem公司开发的一种SLA快速成形工艺。所谓DirectAIM方法，是在300℃下直接把热塑性材料注射入一种玻璃转化温度为65~85℃的SL光敏树脂制成的ACES模腔中，得到塑料零件。
13应用SLA技术直接制模案例一DirectAIM的注塑周期是比较关键的。AIM镶块不能出模太快。DirectAIM5分钟的注塑周期可以在8小时的时间内生产出100个注塑零件。实践证明，在注塑过程中DirectAIM镶块并不是首先被破坏，因此，一个更长的注塑循环周期可以让塑料冷却更好，同时降低了注塑件粘在ACES镶块上的可能性。
14应用SLA技术直接制模案例一一些典型的热塑性注塑材料的最佳注塑压力，温度和注塑周期DirectAIM型芯与型腔建议采用的注射参数参数低密度聚乙烯（LDPE）高密度聚乙烯（HDPE）聚苯乙烯(PS)聚丙烯（PP）ABS注射压力（MPa）11.216.116.813.322.4注射温度（℃）180220200205240注塑周期（min）3.54.54.04.05.0
15应用SLA技术直接制模案例一在注射/脱模过程中，选择合适的脱模剂也很重要。不使用脱模剂或者注塑循环周期过短，零件都会粘在DirectAIM镶块中，在出模时，零件有可能会被撕破，在镶块上剥下片状ACES，注塑得到的零件就会产生凸起的缺陷。虽然已经开发了许多合成物可以用来帮助塑料从钢材或铝材中取出，但直接将塑料件从树脂材料上取出还比较困难。由Johnwax公司生产的LemonPledge喷射抛光剂，可以经济有效地进行DirectAIM镶块的脱模。
16应用SLA技术直接制模案例一第三个关键是要有拔模斜度，即使对传统的钢模，通常也会增加0.5°-1°的拔模斜度以保证零件适当出模。模具表面越光滑，所需拔模斜度越小。如果没有拔模斜度的话，注塑零件粘在模具上的可能性非常大。用一个机加工的钢模，结果也许只是得到一个废品零件，但对于ACES模具，结果将会是整个模具被损坏。因此，使用DirectAIM镶块时拔模斜度必不可少。26
17应用SLA技术直接制模案例一DirectAIM工艺的主要优点在于型芯和型腔镶块是在SLA设备上制作而成，不需要传统SL零件清洗，去支撑，喷砂和打磨等后处理等辅助工序。然而，DirectAIM也有以下不足：（1）固化后SL树脂的热导率比传统的工具钢低300倍。因此，模具从注塑塑料中吸热速率大大降低。因此，DirectAIM的推荐周期为4-5分钟，而传统的钢模只需要5-15秒。SL树脂的低热导率，是造成采用DirectAIM工艺时所需注塑循环周期较长的原因。（2）在SLA快速成形机上制作大型的ACES镶块需要30到40个小时。尽管这些时间比起传统钢模制造的几个月来说短的多，但它需要SLA快速成形机制作ACES镶块的中间过程，因而延长了从CAD到第一件产品零件的时间。
18应用SLA技术直接制模案例一（3）DirectAIM镶块的物理强度不高，特别在注塑模中经受高温情况下更明显。因此模具通常在零件出模时发生损坏，特别是在注塑周期被缩短，拔模斜度不合适，嵌件没有适当打磨（阶梯效应增加了摩擦阻力），或者没有使用有效的脱模剂时。（4）DirectAIM模具表面相对较软，因此抗磨损性能较差。对30到100件批量的纯热塑性塑料件问题不大，而对于批量在200到1000件或者注射玻璃纤维填充的热塑性塑料时，表面磨损可能是制约DirectAIM模具寿命的主要问题。
19应用SLA技术直接制模案例二用SLA快速成形机制作两个ACES型芯与型腔薄“壳”。壳的厚度需要适当，壳薄一点可以缩短SLA的制作时间并且增加热导率，但是如果壳太薄的话会导致后续处理时容易变形。最优的厚度取决于所用SL树脂的力学和热学性质，以及镶块的几何形状。实践证明，SL5170和SL5180两种树脂在壳厚1.5-2mm下工作良好。
20应用SLA技术直接制模案例二ACES薄壳做好后在其背部填充铝粉双组分环氧树脂（Aluminum-FilledEpoxy，简称AFE）或低熔点金属。为了进一步改善SL合成模具的导热性能，把直径约为1-6mm的铝粒加到背衬填充材料中，添加量约占总重量的60％。添加铝粒的另一个附加作用是在树脂烘焙时减少热量释放，因为热量释放过多会降低ACES薄壳的精度。采用ACES型芯与型腔薄壳，背衬填充AFE/AL粒的模具组装钢模环氧树脂和铝粉/铝粒ACES薄壳注塑零件
21应用SLA技术直接制模案例二这种复合材料制模的优点：（1）更快的SLA制作时间（薄壳体相对实体而言）。（2）更有效的热导率，约比DirectAIM大三倍。（3）更好的抗压强度。（4）更低的成本。AFE/Al粒的成本及混合和填充空腔的劳动成本比起SLA快速成形机构造实心ACES镶块的成本来说要少得多。不足之处：（1）这种方法不够直接，需要额外填充AFE/Al粒背衬。（2）需要专门的技术来完成背衬填充操作，如果一次加AFE太多，那么放热过快也会降低镶块的精度。
22应用SLA技术直接制模案例三在光敏树脂材料中加入导热填料，直接制作注塑模
