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所有模具都适合金属 3D 打印吗?

News 17,oct,2020

目前,3D 打印技术在模具领域的应用,主要集中于随形冷却水路的制造。通过优化模具内部冷却系统,可以缩短注塑产品的冷却周期,并提升整体生产效率。

那么,是否所有模具都可以应用这项技术?答案是:可以。

但是否所有模具都需要使用金属 3D 打印来制造?答案显然是:并不是。

增材制造可以直接根据零件的三维模型,以逐层堆积的方式快速制造复杂几何结构,无需像传统加工那样进行大量切削。它是一种典型的“自下而上”的制造方式。

这种制造方式突破了传统加工工艺的限制,具有更高的设计自由度,不仅可以满足批量生产,也能够实现个性化定制,尤其适合复杂模具结构的设计与制造。

根据金属 3D 打印的技术特点,可以将适用场景概括为三个关键词:

个性化定制、批量生产、复杂结构。

下面介绍几类特别适合采用金属 3D 打印技术的模具。

1. 需要大批量生产的模具

当客户有较大的生产需求,同时交付周期较紧时,缩短注塑循环时间就显得尤为重要。

利用 3D 打印技术制造的随形冷却水路模具,可以让冷却水路更加贴合模具型腔轮廓,并更加均匀地分布在产品周围。

这样不仅可以:

  • 平衡模具温度;
  • 提高产品良率;
  • 缩短注塑产品冷却时间;
  • 提升整体生产效率。

采用随形冷却水路后,模具冷却时间可缩短至原来的约 30%–45%,部分产品的冷却时间甚至可以缩短 50% 以上


2. 产品结构复杂的模具

随着市场需求不断提升,越来越多注塑产品在外观和结构设计上变得更加复杂。

例如:

  • Dior、Estee Lauder 等化妆品瓶盖顶部复杂的小型旋转结构;
  • 汽车保险丝盒中的深腔结构等。

对于这类复杂产品,如果采用传统模具冷却水路,由于加工方式受到限制,冷却通道往往难以靠近复杂型腔区域,因此很难获得理想的冷却效果。

这可能导致注塑件出现:

  • 缩痕;
  • 烧焦;
  • 拉伤;
  • 热流道入口附近局部过热等问题。

通过金属 3D 打印技术制造随形水路模具,可以使冷却通道更加贴合复杂产品结构,从而改善冷却效果,减少产品缺陷,并进一步降低生产成本。


3. 尺寸精度要求严格的模具

当注塑产品对尺寸精度要求较高时,传统冷却水路所造成的模具温度分布不均,可能直接影响产品最终尺寸和变形量。

一些高附加值产品对此尤其敏感。

例如苹果蓝牙耳机的充电盒,不仅承担产品收纳功能,同时还具备充电功能。耳机放入充电盒后需要准确接触并完成充电,因此产品的尺寸精度要求非常严格。

例如,当产品要求变形量控制在 0.05 mm 以下,但实际产品变形达到 0.05–0.1 mm 甚至更大时,就可以通过随形冷却水路改善模具温度均匀性,从而更好地控制产品变形。


总结

从技术上来说,大多数模具都可以采用金属 3D 打印技术进行制造。

但对于一些具有特殊需求的模具,金属增材制造的优势会更加明显,尤其是:

  • 批量生产需求大
  • 产品结构复杂
  • 尺寸精度要求高
  • 冷却效率要求高
  • 需要缩短生产周期

在这些场景下,金属 3D 打印结合随形冷却水路,可以充分发挥高效率、高精度、高生产率以及设计自由度高等优势,为模具制造带来更加明显的价值。

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