3D打印技术对模具制造技术的影响分析

1 引言

　　3D打印（3Dprinting）技术与传统的模具制造“减材加工”技术相比，它是“增材加工”技术，是以计算机三维设计模型为基础，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型成为实体产品。目前，主要的3D打印技术有热熔堆积成型（Fused Deposition Modeling,FDM）、光固化成（Stereolithigraphy Apparatus,SLA）、三维粉末粘接成型（Three Dimensional Printing andGluing,3DP）、选择性激光烧结成型（Selecting LaserSintering,SLS）等，就现状而言，能适用于金属制造业的也只有3DP和SLS。

2 3D打印技术与模具制造技术在生产过程中的异同分析

　　3D打印技术和模具制造技术在机械行业应用的目的都是将原材料加工成实体的零件，但在整个生产过程中存在着较多的不同。现以图1所示零件的加工过程为例，对比分析两种加工方式的异同。

　　2.1 3D打印技术制造过程

　　3D打印技术制造模具过程主要通过接单分析、软件设计造型、转换打印3个步骤。主要工作原理如下：首先根据零件图通过计算机三维设计将模型造型出来，如图2所示，再用相应的软件通过断层扫描把零件的三维造型切成无数叠加的片，一片一片的打印，然后叠加在一起成为一个立体物体的过程。以3DP打印为例，其工作原理如图3所示，先撒布一层打印用的粉末材料，然后使用喷嘴将粘合剂喷在需要成型的区域，让材料粉末粘接，形成零件截面，然后不断循环重复铺撒粉末材料、喷涂、粘接的过程，层层叠加，获得最终打印出来的零件。与传统的制造工艺相比，这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、不需要庞大的机床、不需要众多的人力，其生产周期短，节省加工材料。

　　2.2 传统模具制造过程

　　传统模具制造过程在接单后还需对接单项目进行评审，评审过关后制定生产进度表，然后进行3D软件修正、模流分析、分型线及进料点确定，最后反馈给客户定稿，客户满意后才能确定制造用的零件图，才可以准备加工流程，其加工流程如图4所示。从加工流程可见，采用传统的模具制造过程加工出一个合格的模具所需要的人力、物力较多，生产周期较长。