3D打印注塑模具–终极指南不过，如今的模具制造通常还是一个机械加工过程。最终产品的三维数字模型可用于使用软件创建数字模型设计，其中包括确定注塑成型工艺所需的型腔数量、浇口位置和流道系统。

　　然后使用计算机控制的设备，如数控铣床和车床，按照数字设计中设定的路径加工模具部件。熟练的工具制造商可以将数控机床加工出的毛坯部件进行一系列更精细的加工，最后进行抛光以保证表面质量。这是一个多步骤的过程，需要多台设备和机械师，可能需要几天或几周的时间。

　　在本指南中，魔猴网将和大家深入探讨塑料模具和金属模具的制作，因为它们满足不同的需求，具有不同的优点和缺点。

　　Addifab采用可溶解树脂3D打印的复杂注塑模具（来源：Addifab）

　　机以及坚韧耐高温的材料使公司能够在内部制作自己的注塑模具，或从服务提供商处快速订购。直接从3D打印机生产的模具可用于生产小批量零件（最多100个或最多10,000个以上，视材料而定），成本可比金属模具低90%。在需要短交货期和低成本的情况下，塑料

　　例如，看看百事公司是如何开发新的吹塑模具的。据百事公司研究中心全球包装研发、高级工程和设计高级经理

　　PepsiCo通过3D打印吹塑机的插件（如后面所示）节省了时间和金钱（来源：Nexa3D）

　　3D打印技术和汉高乐泰的xPEEK147树脂材料，罗德里格斯能够一次性打印出多个模具零件，最终质量只需极少的后期处理。他说，一套完整的模具可在12小时内制作完成，其中8小时为3D打印时间，4小时为后处理或固化时间。百事公司的

　　注塑模具原型外包给总部位于马萨诸塞州的设计和工程公司Empire Group，该公司使用了Fortify Flux One3D打印机和专有的陶瓷纤维增强树脂。注塑成型是许多受管制产品（如儿童玩具和医疗器械）的认可制造工艺，而3D打印

　　则可能不是。用与最终产品相同的设计和材料制作原型，可以大大改进和加快原型测试过程。比利时的

　　Wilson Sporting Goods公司最近在其大幅面Nexa3D NXE 400打印机上使用Addifab树脂，在一个批次中生产了多个版本的注塑模具，用于生产新型棒球棒手柄。

　　Wilson Sporting Goods分公司DeMarini高级创新和工业化经理Glen Mason说：以前我们的机械车间需要几个月才能完成的工作，现在我们的团队只需几天就能完成这些设计迭代。这有助于我们大大缩短产品上市时间，使我们能够快速、灵活地进行设计决策。

　　与传统的模具制造方法相比，注塑模具制造的最大成本在于制造模具。只有大量生产和销售产品，才能收回模具生产成本。如果产品的生命周期较短或需求量较小，投资机加工模具在经济上可能不合算，因此可能不会生产产品。

　　如果能用塑料模具代替金属模具，就能最大程度地节约模具成本。这就是一个很好的例子：

　　Multiplus首席执行官Kevin Li说：虽然小批量生产并不是我们现在的主要业务，但这种需求正变得越来越普遍。有些是为了设计和功能验证，但更多的是为了最终使用。这是有道理的，因为越来越多的公司希望测试市场。

　　Multiplus公司转向3D打印技术，探索适合更快地生产小订单所需的廉价塑料模具的材料，并发现Formlabs公司的3D打印机与该公司的玻璃填充树脂Rigid 10K树脂非常适合他们的Babyplast工业注塑机。

　　Humanetics向3D打印机制造商Markforged求助，以节省模具制造的时间和资金。该公司需要一种热固性模具来取代成本高昂的外购硅胶工艺，这种模具在加热到150ºC时可以承受很大的夹紧力。Markforged使用X7 3D打印机打印的Onyx材料在大约60小时内制作出一个模具，每个模具的成本约为240美元，而加工硅胶模具的制作时间为144小时，每个模具的成本约为1000美元。

　　3D打印中使用的塑料有多种可以承受注塑机的压力和温度。您选择的材料取决于您要成型的塑料的熔化温度、注塑机的压力以及您打算生产的零件数量。

　　所有这些材料的耐用性都不如金属，但可以经受几十到几百次的注塑成型。对于成千上万的零件，几乎总是选择金属而不是塑料。

　　3D打印牺牲模具是用于研究的小批量注塑成型的新兴解决方案。塑料模具和工具的

　　解决方案是熔融沉积成型（FDM），但这种方法会产生明显的层纹。这些纹路可以通过打磨或化学处理去除。这些模具还可以通过机械加工达到更严格的公差要求。树脂3D打印

　　是更受欢迎的技术，因为它生产的模具表面光洁度更高，需要的进一步加工更少。另一种基于树脂的3D打印技术是材料喷射技术，可以制作多种材料和颜色的模具，并具有精细的表面光洁度。选择性激光烧结（SLS）是一种使用粉末状聚合物材料和激光的技术，可制作出表面质量和强度俱佳的模具，通常由增强尼龙制成。3D打印金属模具的优点和缺点

　　冷却通道在金属注塑模具中至关重要，这样可以更快、更均匀地冷却零件。冷却阶段占整个循环时间的

　　VEM Tooling是一家位于加利福尼亚州的注塑公司，它使用传统制造方式无法创建的内部冷却通道3D打印这些衬套（来源：VEM）

　　使用传统的加工技术，冷却通道是通过直线钻孔的方式添加到模具中的。部件的几何形状越复杂，沿模具轮廓保持精确冷却就越困难。这就使得复杂部件的传统生产变得异常费力和昂贵。

　　与传统工艺相比，快速成型制造技术可以在模具内形成弯曲的冷却通道，使其形状符合零件的几何形状，并在最需要的地方提供冷却，从而提高零件质量，并将冷却时间缩短

　　B&J Specialty使用Cimatron模具制造软件设计的金属3D打印随形冷却注塑模具将生产率提高了30%，可模拟最佳冷却效果（来源：3D Systems）

　　模具的另一个原因。例如，轮胎制造商米其林（Michelin）和普利司通（Bridgestone）使用金属3D打印技术制造轮胎模具，因为与传统方法相比，他们可以更容易、更快地制造出更复杂的胎面花纹。金属

　　3D打印轮胎模具（例如在EOS机器上打印的轮胎模具）使制造商能够更快地获得更复杂的设计（来源：EOS）

　　用于创建最终产品生产和原型的模具。在传统模具制造过程中，您向数控机床或轧机输入的数字模型文件可用于创建3D打印文件，然后将其上传到3D打印机以创建模具。原始文件还可以进行改进，以利用3D打印的独特功能。金属3D打印

　　技术（如激光粉末床熔融技术）可实现精细的细节，使制造商能够跳过传统模具制造过程中的几个步骤，无需熟练的机械师。然而，尽管3D打印

　　可以实现精细加工，但额外的机械加工仍然很常见。事实上，在同时制造聚合物和金属模具的3D打印服务公司Protiq，一些客户选择制作空白金属模具，该公司的开发、市场和销售主管约翰内斯-洛恩（Johannes Lohn）说。Lohn说：我们有一些客户经营注塑成型服务，他们希望自己完成3D打印坯料的加工，所以找我们承包生产。Protiq使用激光粉末床熔融技术制造模具，材料为工具钢1.2709，这是该公司与北欧金属公司（Nordic Metals）合作开发的一种材料。这种材料打印后很柔软，可以很容易地用数控机床加工。

　　不会取代注塑模具的机械加工，而是作为一种补充，促进更快的整体生产。他说：好处在于将两种工艺的优势结合起来。因此，Protiq扩大了服务范围，将数控精加工与模具制造协调起来。另一种即将出现的

　　部件通常需要额外的加工，因此市场上出现了越来越多的混合机器，它们使用相同的软件将3D打印机和数控机床合二为一。按照这种思路，

　　3D打印金属模具。接下来，嵌入式数控机床按照严格的公差对模具进行精加工，然后在高温炉中进行烧结。Mantle 3D 3D打印金属模具（来源：Mantle 3D）

　　模芯提供了更大的灵活性和定制机会。注塑成型可以直接3D打印模具，而真空浇注则不同，模具是最终产品的基本形状。与传统的塑料、金属或木材加工相比，

　　3D打印这些模具制造形状的优势在于速度快、成本低、节省材料，尤其是在内部进行3D打印时。此外，还有机会获得更复杂的几何形状。

　　3D打印模芯（右），用于创建一系列真空模型（来源：MakerBot）在采用新方法制造真空成型模具时，加快周转和降低成本是主要的激励因素。

　　技术打印出具有格状填充物而非实心的真空成型模具，这样既能产生各种效果，又能节省材料，而且由于

　　3D打印机可在一次构建作业中生产大型部件或多个小型部件。根据您的应用，有必要进行后期处理和打磨，以实现平滑的服务。