3D打印技術(shù)的火爆 是否意味著模具行業(yè)的沒(méi)落

??近幾年，3D打印技術(shù)忽如一夜春風(fēng)來(lái)，被炒得沸沸揚(yáng)揚(yáng)（這門(mén)技術(shù)的規(guī)范名稱(chēng)為“增材制造”），各路專(zhuān)家夸夸其談3D打印制造產(chǎn)品的神通廣大，更有甚者預(yù)言模具行業(yè)已是“窮途末路”。您對(duì)3D打印技術(shù)怎么看呢？

??首先，我們要分清楚角色，我們作為業(yè)內(nèi)人士為什么要聽(tīng)某些瞎說(shuō)八道的磚家去吹噓？他們甚至連模具是什么都不知道，只是看到了3D打印可以搞出個(gè)產(chǎn)品來(lái)就夸夸其談。

??模具的意義在于實(shí)現(xiàn)大批量高效生產(chǎn)，并且極大地降低了生產(chǎn)成本。3D打印目前只是解決了很少一部分樣品的生產(chǎn)，它的效率、成本與模具生產(chǎn)相比都不是一個(gè)層級(jí)。

??舉個(gè)例子，生產(chǎn)礦泉水瓶的瓶蓋，類(lèi)似產(chǎn)品的需求往往都是千萬(wàn)量級(jí)的，用模具成型出來(lái)的產(chǎn)品最終分?jǐn)傁聛?lái)的的成本也就幾分錢(qián)一個(gè)。換成3D打印你去試試看，你連電費(fèi)都不夠，就不用說(shuō)人工和耗材了，而且效率也是差了十萬(wàn)八千里……可以這樣打個(gè)比方，模具就是印刷廠(chǎng)，3D打印就是你們辦公室的打印機(jī)，一本發(fā)行量十萬(wàn)冊(cè)的雜志，你會(huì)用打印機(jī)去打印嗎？

??反倒是，3D打印給模具制造行業(yè)帶來(lái)了革新，帶來(lái)了生機(jī)。由于試制產(chǎn)品可以通過(guò)3D打印提前獲得并確認(rèn)，這樣就減少了開(kāi)模后的反復(fù)改模甚至模具項(xiàng)目失敗。還有就是金屬3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，可以制造隨形冷卻水道的模具，提高了模具的生產(chǎn)效率與產(chǎn)品品質(zhì)。

??有一些宣傳稱(chēng)3D打印可以直接打印模具，那只是給大家呈現(xiàn)呈現(xiàn)模具的原理，應(yīng)該說(shuō)是個(gè)“模型”，可以拿這個(gè)模型去做一些產(chǎn)品出來(lái)，但能大批量量產(chǎn)嗎？生產(chǎn)穩(wěn)定嗎？別說(shuō)是塑料模型了，就算是打印出金屬的模具，你這個(gè)模具的硬度能達(dá)到要求嗎？模具不是鬧著玩的，國(guó)產(chǎn)模具鋼都不太能滿(mǎn)足使用性能，因?yàn)橐非竽＞邏勖c使用性能，現(xiàn)在的這個(gè)模型就別先自滿(mǎn)了。

??目前就模具來(lái)說(shuō)，3D打印模具還不能代替?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)加工模具。主要有以下幾點(diǎn)：

??表面質(zhì)量：3D打印逐層加工得到零件，這會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品表面有臺(tái)階紋效應(yīng)。直接打印的模具也存在類(lèi)似問(wèn)題，后期需要機(jī)加工或者噴砂來(lái)消除這些細(xì)小的、齒狀的邊緣。此外，小于1mm的孔必須鉆，更大的孔需要擴(kuò)孔或者鉆孔，螺紋特征需要攻絲或者銑削。這些二次處理很大程度上削弱了3D打印模具的速度優(yōu)勢(shì)。

??尺寸因素：如果你要設(shè)計(jì)滑板或者塑料工具箱，3D打印模具也許是毫無(wú)問(wèn)題的。零件尺寸限制在10立方英寸（164立方厘米），大致是柚子的尺寸。而且盡管當(dāng)前的增材設(shè)備的精度很高，但是仍然沒(méi)法同加工中心和EDM設(shè)備比較。后者加工的模腔精度通常達(dá)±0.003英寸（0.076 mm），零件體積高達(dá)59立方英寸，大致是3D打印零件體積的6倍。

??高溫環(huán)境：為保證材料流動(dòng)性能良好，注塑模具需要加熱到非常高的溫度。鋁模和鋼模通常經(jīng)歷500F（260℃）甚至更高溫度環(huán)境，尤其在加工高溫塑料，如PEEK和PEI（Ultem）材料。用這些金屬模具生產(chǎn)幾千個(gè)零件很容易，在最終量產(chǎn)模具出來(lái)前也可作為過(guò)渡模具使用。使用SLA或者相似3D打印工藝制造的模具材料一般是光敏或者熱固性樹(shù)脂，它們通過(guò)紫外光或者激光固化。這些塑料模具盡管比較硬，但是在注塑的熱循環(huán)條件下?lián)p毀非常迅速。事實(shí)上，在溫和環(huán)境下3D打印模具通常在使用100次以?xún)?nèi)會(huì)失效，高溫塑料比如聚乙烯和或苯乙烯。對(duì)玻璃填充聚碳酸酯和耐高溫塑料，甚至只能生產(chǎn)幾個(gè)零件。

??比較成本：使用3D打印模具的一大原始是因?yàn)槠涑杀镜?。生產(chǎn)級(jí)別機(jī)加工模具成本一般是幾萬(wàn)甚至更多，意味著同幾百幾千塊的3D打印模具是同類(lèi)比較。但是這個(gè)類(lèi)比并不公平，3D打印模具成本的評(píng)估通常只考慮材料消耗，并沒(méi)有考慮人工、裝配與安裝、噴射系統(tǒng)和五金器具。如果需要生產(chǎn)更多零件？采用3D打印模具，你每生產(chǎn)50-100個(gè)產(chǎn)品就需要重新打印、裝配機(jī)測(cè)試新的模具。另一方面，不考慮所使用的塑料，鋁模具通常在生產(chǎn)10000個(gè)零件仍然服役良好。所以這樣算3D打印模具也并不便宜。

??產(chǎn)品設(shè)計(jì)：傳統(tǒng)注塑模具制造的原則及實(shí)踐已經(jīng)有超過(guò)一個(gè)世紀(jì)的歷史，行業(yè)對(duì)其研究比較透徹。3D打印模具卻非常新。比如拔模斜角必須大于等于5度，以滿(mǎn)足大部分鋁模要求。塑料模具注塑塑料零件卻面臨挑戰(zhàn)，對(duì)塑料模具頂針的數(shù)量與安裝位置需要額外小心。

??在增加模腔壁厚和降低壓力方面，塑料模具（尤其是高注塑溫度）在某種程度上更為靈活。澆口的設(shè)計(jì)也不同，應(yīng)當(dāng)避免使用隧道式和點(diǎn)狀澆口。直接澆口、扇形澆口、翼形澆口應(yīng)該增加到正常尺寸的3倍。

??打印模具內(nèi)聚合物的流動(dòng)方向應(yīng)該與3D打印線(xiàn)一致，避免粘滯和低壓引起的高填充。冷卻系統(tǒng)可在一定程度上提高模具的壽命，但不會(huì)明顯降低打印模具的循環(huán)次數(shù)，因?yàn)樗芰夏＞叩纳崮芰Σ幌皲X模或鋼模那么好。

??綜上所述，如果你需要模具長(zhǎng)期使用，一旦3D打印模具驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性，下一步就是采用更為永久的材料制作模具，比如鋁或者不銹鋼，因?yàn)樗芰夏＞咧饕∨慨a(chǎn)品生產(chǎn)使用。

??其實(shí)3D打印技術(shù)出來(lái)很多年了，也不知為何最近被人炒的如此火熱！3D打印是個(gè)很有前景的技術(shù)，我們要正確看待，沒(méi)有必要去排斥，但也不能被一些假像所迷惑....