有工業(yè)的地方就有模具。無(wú)論是個(gè)性化定制的金銀首飾，抑或是批量出產(chǎn)的日常用品，都離不開模具，所以模具被譽(yù)為“工業(yè)之母”乃實(shí)至名歸。

從古代的青銅鼎鑄造到現(xiàn)代的汽車出產(chǎn)，模具涵蓋了各職業(yè)的很多出產(chǎn)工藝，是一門既陳舊而又不斷與時(shí)俱進(jìn)的職業(yè)?？v觀模具職業(yè)的開展進(jìn)程，從開始的純手工制作模具，到模具的機(jī)械加工，再到現(xiàn)在引入了數(shù)字化規(guī)劃與自動(dòng)控制的模具數(shù)控加工，模具在精度、難度不斷進(jìn)步且出產(chǎn)周期不斷縮短的一起，純手工制作的工序在不斷削減。

很多的新技能中，最早運(yùn)用到模具職業(yè)的當(dāng)屬3D打印了。跟著3D打印、智能機(jī)床、高精度的三維丈量設(shè)備、增強(qiáng)實(shí)踐（AR）以及機(jī)器人等技能的日趨老練，模具出產(chǎn)正朝著智能制作的方向開展。

本文首要對(duì)3D打印與模具智能制作的聯(lián)系進(jìn)行說(shuō)明。

在模具的規(guī)劃、制作及保護(hù)三個(gè)首要環(huán)節(jié)中，都能找到3D打印的運(yùn)用事例。

在模具規(guī)劃開發(fā)之前，會(huì)有一個(gè)完整的產(chǎn)品規(guī)劃開發(fā)過(guò)程。引入3D打印輔佐產(chǎn)品的規(guī)劃開發(fā)，不光能夠降低產(chǎn)品實(shí)樣的研發(fā)費(fèi)用，并且大幅縮短了開發(fā)的周期。模具的優(yōu)勢(shì)在于大批量的產(chǎn)品出產(chǎn)，但鑒于傳統(tǒng)出產(chǎn)工藝的制約，新產(chǎn)品推出商場(chǎng)前一般得先開模具。假如商場(chǎng)反響杰出，模具能投入到批量出產(chǎn)，天然大快人心；假使商場(chǎng)反響平平，新產(chǎn)品沒有批量出產(chǎn)的含義，那么前期開發(fā)的模具都將糟蹋。

假如用3D打印機(jī)出產(chǎn)出小批量新產(chǎn)品探究商場(chǎng)，可節(jié)約前期模具的開發(fā)周期及費(fèi)用，即便是用3D打印代替部分配件，也可節(jié)約一筆模具開發(fā)費(fèi)用。然后依據(jù)商場(chǎng)反響的信息，對(duì)反響杰出的產(chǎn)品進(jìn)行改善后再開模出產(chǎn)，有的放矢的作用并非打魚撒網(wǎng)所能及。模具規(guī)劃的合理性直接影響到模具制作的精度、工藝以及運(yùn)用壽命，關(guān)于結(jié)構(gòu)雜亂的模具，用3D打印機(jī)將CAD軟件規(guī)劃的模具構(gòu)件打印出來(lái)，通過(guò)實(shí)踐的裝配進(jìn)一步驗(yàn)證結(jié)構(gòu)的合理性。

進(jìn)入到模具制作的環(huán)節(jié)，3D打印運(yùn)用就更廣了。關(guān)于尺度精度要求高并且結(jié)構(gòu)雜亂的塑料模，一般在正式開模前會(huì)先做一套實(shí)驗(yàn)?zāi)?。與正式模比較，實(shí)驗(yàn)?zāi)５馁Y料強(qiáng)度低、并且結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)，只需為正式模供給實(shí)踐出產(chǎn)數(shù)據(jù)以供驗(yàn)證即可。盡管如此，實(shí)驗(yàn)?zāi)５馁M(fèi)用以及出產(chǎn)周期仍然可觀。憑借3D打印技能，將模腔以及抽芯等部件直接打印出來(lái)，再結(jié)合傳統(tǒng)的模具組立辦法，可大幅降低模具的出產(chǎn)周期以及出產(chǎn)本錢。

以3D打印代替數(shù)控加工、電火花等多種加工工藝，使模具的加工與調(diào)試以及配件尺度的調(diào)整變得適當(dāng)快捷。現(xiàn)在運(yùn)用在工業(yè)級(jí)小批量產(chǎn)品打印以及3D打印實(shí)驗(yàn)塑料模中，Stratasys公司的Objet500 Connex3打印機(jī)合作Digital ABS資料是一個(gè)不錯(cuò)的解決方案。

前面所敘述的都是塑料3D打印的運(yùn)用，在正式模具的制作中，還會(huì)用到金屬3D打印的工藝。

在塑料模具中，冷卻是其間一個(gè)很重要的工藝環(huán)節(jié)，合理的冷卻體系可在保證塑料件尺度精度高、產(chǎn)品變形小的前提下，盡量縮短產(chǎn)品的注塑時(shí)刻，以進(jìn)步出產(chǎn)功率。傳統(tǒng)的工藝是在模具型腔板與行位（抽芯滑塊）上通過(guò)鉆孔、堵孔等辦法加工出一個(gè)直線框式的運(yùn)水體系。此法盡管能夠憑借銑床、搖臂鉆床等設(shè)備加工出來(lái)，但運(yùn)水體系往往與產(chǎn)品的形狀相去甚遠(yuǎn)，形成冷卻不均勻，導(dǎo)致出產(chǎn)功率上不去。

假如依據(jù)產(chǎn)品的形狀規(guī)劃出運(yùn)水體系，可使模具的冷卻更加均勻，縮短了產(chǎn)品的冷卻時(shí)刻，進(jìn)步其質(zhì)量與出產(chǎn)功率。這種冷卻結(jié)構(gòu)咱們稱之為隨形冷卻體系，由于內(nèi)部的運(yùn)水管道彎彎曲曲，非常規(guī)辦法所能加工，因而這類型腔板與行位需求用金屬3D打印機(jī)直接打印出來(lái)。因而，現(xiàn)在金屬3D打印首要仍是適用于精細(xì)模具的特別零部件加工。

模具完結(jié)并投入出產(chǎn)意味著進(jìn)入了保護(hù)階段，在這個(gè)階段一般會(huì)遇到因產(chǎn)品細(xì)節(jié)需求部分調(diào)整的改模以及模具損壞的修理。

3D打印輔佐激光補(bǔ)焊

如附圖所示是一款遙控器的塑料模修正的事例，按客戶要求需求在電池倉(cāng)加一個(gè)缺口。由于修正的部位在模腔的曲面上且較為精細(xì)，決議選用激光補(bǔ)焊加電火花加工的方案。之所以不選用本錢更低的氬弧焊， 一是由于其過(guò)多的焊肉會(huì)添加電火花加工的本錢，二是簡(jiǎn)單形成模腔的棱角部位發(fā)作熔融崩塌，三是由于其發(fā)熱大，簡(jiǎn)單形成模具變形。

用激光補(bǔ)焊來(lái)修正金屬表面的一些缺點(diǎn)部位較為直觀、易操作，但是在模腔的曲面上添加一個(gè)有尺度要求的合作部位就不是那么簡(jiǎn)單了。特別是普通的焊接車間，一般不具備2D或3D視圖軟件，并且焊接師傅的看圖才干有限，口述或者簡(jiǎn)單的文字說(shuō)明很難得到一個(gè)相對(duì)精準(zhǔn)的焊接作用。因而咱們運(yùn)用桌面級(jí)的FDM打印機(jī)將模具該部分的終究形狀打印出來(lái)，工人能夠直觀地進(jìn)行補(bǔ)焊，并通過(guò)卡尺的丈量精確地控制電火花的加工余量。

據(jù)前瞻工業(yè)研究院發(fā)布的《2015-2020年我國(guó)3D打印工業(yè)商場(chǎng)需求與出資潛力分析陳述》，2010年時(shí)全球3D打印工業(yè)的商場(chǎng)規(guī)模挨近13.25億美元，2011年這一數(shù)字增加至17.14億美元，但到2013年這一數(shù)字直接飆升至40億美元，同比2012年的22.04億上漲了81.49%。

面對(duì)3D打印職業(yè)開展趨勢(shì)，不少人憂慮3D打印將直接代替模具制作業(yè)。比較于3D打印來(lái)說(shuō)，模具制作的工藝流程需求通過(guò)審圖、模架加工、模芯加工、電極加工、模具零件加工、查驗(yàn)配備、飛模之后才干進(jìn)行出產(chǎn)，工藝流程要雜亂的多。而3D打印通過(guò)建模軟件建模后，再截圖“切片”給打印機(jī)讀取橫截圖信息即可進(jìn)行打印出產(chǎn)。

不過(guò)也有業(yè)內(nèi)人士表明，在3D打印尚出于初步階段，關(guān)于壓鑄模和壓鑄件的模具企業(yè)來(lái)說(shuō)，尚未構(gòu)成威脅。前瞻工業(yè)研究院分析師孫海紅認(rèn)為，現(xiàn)在的3D打印技能并不合適批量出產(chǎn)，3D打印出產(chǎn)單件模型的本錢和出產(chǎn)上萬(wàn)件模具的本錢根本類似，而傳統(tǒng)模具制作企業(yè)一旦規(guī)模化出產(chǎn)，就能顯現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。

并且模具制作企業(yè)的出產(chǎn)時(shí)刻要比3D打印的出產(chǎn)時(shí)刻要少得多。盡管模具出產(chǎn)的前期準(zhǔn)備比較多，但一旦萬(wàn)事俱備，僅需幾秒鐘就能夠出產(chǎn)出一個(gè)產(chǎn)品，但現(xiàn)階段的3D打印機(jī)卻需求3個(gè)小時(shí)甚至更長(zhǎng)的時(shí)刻才干出產(chǎn)出一件產(chǎn)品。所以，現(xiàn)階段3D打印很難在批量化出產(chǎn)環(huán)節(jié)中代替模具制作業(yè)。

不少企業(yè)家關(guān)于3D打印代替模具制作業(yè)的問(wèn)題看得更為樂(lè)觀，盡管二者存在類似性，但未必一定是生死存亡的聯(lián)系。未來(lái)3D打印技能老練，反而能夠?yàn)槟＞咧谱髌髽I(yè)所用，企業(yè)利用3D打印技能出產(chǎn)低效益的產(chǎn)品，而將模具制作技能用于出產(chǎn)附加值高、精細(xì)制作的產(chǎn)品，比如航空航天器械和醫(yī)療器械，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)工業(yè)的轉(zhuǎn)型晉級(jí)。