3D打印能否取代传统模具制造?答案是:不能

国际金属加工网 2018年09月30日

众所周知,当今世界的主流制造工艺是模具工艺,几十年来,模具工艺是我们的主要生产技术。

在制造过程中,3D打印技术为模具设计提供了高效、低成本的支持。比如3D打印可以用来打印模具原型,并可以根据测试结果进行修改。又比如3D打印的砂型模具,可以作为金属铸造的模具,是一种过渡性产品。

图片来源:Voxeljet的砂型模具

随着3D打印技术的迅猛发展,在部分领域,3D打印甚至有颠覆模具技术的势头,与之形成直接竞争关系。

但是在市场上,3D打印并没有真正取代模具制造。拖缓这一进程的因素是什么?其实,这是因为3D打印技术在生产制造过程中还存在一些问题。对此,《中国塑料机械网》作出了分析,我们对其总结如下。

1. 精度。3D打印的模具精度不高的话,表面会有一层一层的纹理,影响模具的使用。后期需要机械加工或者喷砂来消除这些层纹,因此在很大程度上削弱了3D打印模具的速度优势。

2. 3D打印材料承受不了高温。铝模和钢模,通常需要加热到260℃或者更高的温度。一套金属模具生产几千个零件也没有问题。如果使用光敏树脂这种3D打印的材料来制作模具,在高温下损毁非常迅速。在温和环境下,3D打印模具在使用100次以内就会失效,而对于要求较高的工程材料来说,3D打印模具只能生产几个零件。

冷却系统可在一定程度上加快生产,但不会明显增加3D打印模具的寿命。

3. 3D打印成本并不低。假如工业模具的成本是20000美元,同类的3D打印模具是1000美元。但是这个比较并不公平,打印模具成本的评估通常只考虑材料消耗,并没有考虑人工、装配等等。比如某工厂的铝模具采用3D打印技术,每生产50-100个产品就需要重新打印、装配机测试新的模具。

另一方面,铝模具通常在生产10000个零件之后仍然服役良好。因此,在生产成本上,3D打印似乎并不比传统的模具制造方法更能节省成本。

4. 3D打印模具的行业经验处于劣势,缺少行业标准。在产品设计上,传统注塑模具制造的原则已经有超过一个世纪的历史,整个行业对其研究比较透彻,比如某个斜角必须大于等于5度,以满足大部分铝模要求。而3D打印的模具注塑塑料零件却面临一些阻碍,安装的时候需要额外小心,反复试错。

5. 3D打印模具很难批量生产。生产1件和生产1万件的成本单价基本接近,而且3D打印需要的时间也较长。3D打印技术更适合小批量、生产周期要求紧张的模具生产,大批量的生产还是以传统模具制造为主。

由此看来,短时间内3D打印还不会取代传统模具制造技术。不过不用感到失望,3D打印小批量、定制化、缩短开发周期等特点,依然在制造业中占有一席之地。3D打印与传统制造相辅相成、互为补充的话,相信更能发挥出其巨大的潜力。

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