3d打印快速模具的生產(chǎn)方式
選擇性激光燒結(jié)
利用SLS設(shè)備，可直接制造金屬模具和模異型熱流道系統(tǒng)，硬度可達(dá)到較高的洛氏硬度，性能可達(dá)到鍛件水平，也可直接制造特殊而復(fù)雜的功能零件。正是由于sls技術(shù)在小批量、特殊、復(fù)雜功能零件上的快速制造能力，以及同時形成多個零件，實現(xiàn)多品種、個性化的小批量快速制造的能力，sls技術(shù)得到了廣泛的認(rèn)可。并在航天、軍工、汽車發(fā)動機測試與開發(fā)、等領(lǐng)域做出了回應(yīng)。使用。
真空灌注成型快速模具(VCM-SE1U激光燒結(jié))
也稱為“真空澆注復(fù)合模具”，即利用原模板在真空中制作硅膠模具，并利用PU材料進(jìn)行真空澆注，從而將相同的復(fù)制品復(fù)制為原始模板，是常用的快速模具技術(shù)，通過它可以實現(xiàn)各種功能。生產(chǎn)。與工程塑料類似，也可以小批量生產(chǎn)。
一般一套硅膠模具可復(fù)制20套產(chǎn)品，特別適用于中小型、精密零件的復(fù)制，如儀器、汽車零部件制造業(yè)等。該工藝可滿足短時間、低成本、高速度產(chǎn)品試制過程的要求。
常用工藝為：3DP/SLA快速成型（手板，原型制作）-VCM真空機（快速制模）-小批量復(fù)制生產(chǎn)
3d打印模具優(yōu)點
，直接的優(yōu)勢是節(jié)約材料，不邊角材料，提高材料利用率，放棄生產(chǎn)線，降低成本；
第二，它可以實現(xiàn)高精度和復(fù)雜度，除了顯示形狀曲線上的設(shè)計。
第三，不再需要傳統(tǒng)的刀具、夾具和機床或任何模具，可以直接從計算機圖形數(shù)據(jù)生成任何形狀的零件；
第四，它可以自動、快速、直接、準(zhǔn)確地將計算機中的設(shè)計轉(zhuǎn)化為模型，甚至直接制造零件或模具，從而有效地縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期；
第五，3D打印可以在幾個小時內(nèi)成形。它允許設(shè)計師和實現(xiàn)從計劃到實體的飛躍；
第六，它可以打印組裝后的產(chǎn)品，大大降低了組裝成本。它甚至可以挑戰(zhàn)大規(guī)模生產(chǎn)。
第七，相比傳統(tǒng)模具3d打印模具的生產(chǎn)周期更短，可以根據(jù)打印出來的模具進(jìn)行快速生產(chǎn)。

保時捷名車應(yīng)用3D打印技術(shù)改進(jìn)性能
Champion Motorsport是一家的全球公司，專門為保時捷、蘭博基尼、瑪莎拉蒂和法拉利等豪華車進(jìn)行零部件升級和改裝。其產(chǎn)品之一是用于Porsche997渦輪增壓進(jìn)氣管。原來的保時捷997實際上非常快。根據(jù)許多美國汽車雜志，該模型可以在從0到60mph的大約3.4秒內(nèi)達(dá)到180英里/小時的高速度，但是對于一些人來說，它仍然不夠快。為了優(yōu)化跑車的性能，使用碳纖維制成改進(jìn)的進(jìn)氣管。因為碳纖維具有高強度、輕薄的特點。碳纖維的使用使工程師能夠增加導(dǎo)管的內(nèi)部尺寸，同時保持制造商產(chǎn)品規(guī)范要求的外部尺寸。管的內(nèi)部尺寸的增加意味著更多的空氣流能夠通過，這提高了發(fā)動機的整體性能。但Champion的技術(shù)團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，當(dāng)碳纖維進(jìn)氣管以傳統(tǒng)方式制造時，結(jié)果往往令人沮喪。因為他們經(jīng)常面臨痛苦的選擇：要么犧牲進(jìn)氣，要么犧牲美麗..問題是傳統(tǒng)的加工方法不能生產(chǎn)出內(nèi)外表面完全光滑的管道。根據(jù)TiangongSociety的說法，以前的制造過程通常需要分成兩個部分，然后進(jìn)行組合。這意味著該部分將比整個一次性形成的部分更脆弱。而整體模制的那些部件需要使用犧牲砂芯,而終制造的部件通常不能在這種高端產(chǎn)品的美學(xué)上達(dá)到所需的表面光潔度。于是，工程師們轉(zhuǎn)而使用3D打印技術(shù)制造“可溶性模具”來制造自己的進(jìn)氣管。公司董事工程師ChrisLew表示，他們使用了3D打印公司的Forus3D制造系統(tǒng)和基于FDM的StratasyS3D打印機，通過打印可溶的模具來完成碳纖維成型的任務(wù)。他們制作的模具可以用碳纖維360度包裹，了制作成品所需的任何接縫技術(shù)。所有的工人都必須使用該溶液來去除模具，剩下的全部是完全光滑的管道。柳傳志稱之為“神奇公式”。工程師說，3D打印工藝制造的模具是由可溶性材料特別支持的。模具完全由碳纖維包裹。封裝完成后，工人只需將成品零件浸入溶液中，使可溶性支架完全溶解，只留下成品碳纖維進(jìn)氣管。

工業(yè)是3D打印應(yīng)用的核心區(qū)域。如今，工業(yè)設(shè)計是非常重要的，往往是產(chǎn)品成敗的關(guān)鍵。在產(chǎn)品的設(shè)計過程中，3D打印技術(shù)的參與加速了工業(yè)設(shè)計的步伐，因為3D打印技術(shù)能夠快速實現(xiàn)工業(yè)設(shè)計，特別是汽車等領(lǐng)域的工業(yè)設(shè)計，使得現(xiàn)在可以打印大的真實對象，實物是設(shè)計中的必要步驟，可以讓設(shè)計者或企業(yè)的決策者非常直觀地看到產(chǎn)品的形狀，然后決定是否產(chǎn)生了生產(chǎn)。當(dāng)然，由于選擇性激光燒結(jié)等技術(shù)的存在，小批量生產(chǎn)也可以進(jìn)行，因為這種技術(shù)可以形成金屬，有時小批量3D打印，在成本上比數(shù)字機床切割或壓鑄、沖壓要好。
3d打印抄數(shù)又稱為3d掃描，就是用手持式3D掃描儀對打印的產(chǎn)品樣板進(jìn)行三維掃描，常見的3D掃描儀有兩種，一種是接觸式的，一種是非接觸式的。目前，非接觸式三維掃描儀是市場上的關(guān)鍵產(chǎn)品，它是結(jié)構(gòu)光技術(shù)、相位測量技術(shù)和計算機視覺技術(shù)的結(jié)合。其特點是速度快、精度高（0.03mm），可掃描物體體積大。
3d打印模具的條件
１ 設(shè)備
（１） ＳＬＳ設(shè)備包括主機和控制系統(tǒng)。
SLS系統(tǒng)主機由自動送粉裝置、升降臺、預(yù)熱裝置、激光掃描裝置、檢測裝置等組成。針對目前國內(nèi)外直接用SLS系統(tǒng)制造大尺寸零件的困難，華中科技大學(xué)從預(yù)熱裝置、預(yù)熱溫度控制、激光掃描等方面解決了大尺寸SLS零件易變形的問題，開發(fā)了目前世界上工作臺(500 mm×500 mm)的SLS系統(tǒng)。系統(tǒng)主要性能參數(shù)為：激光器，CO 250W；激光定位精度0.02mm；激光掃描速度5m/s。SLS控制系統(tǒng)的硬件由控制系統(tǒng)、傳感器檢測裝置和驅(qū)動單元組成。為了實現(xiàn)高性能、高可靠性和低成本，提出了一種基于軟件芯片的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。控制系統(tǒng)由接口模板、驅(qū)動單元、檢測裝置等組成。該軟件用于實現(xiàn)硬件完成的多個功能。在保證系統(tǒng)可靠性和技術(shù)指標(biāo)要求的前提下，大大降低了控制系統(tǒng)的硬件成本。
（２） 真空注型設(shè)備。
利用SLS原型（或其他原型零件）快速制作硅橡膠模具，利用該模具，可以在真空鑄造設(shè)備中快速小批量地將塑料制品澆注出來。真空設(shè)備是華中科技大學(xué)研制開發(fā)的。澆注尺寸為680 mm×480 mm×540 mm。
２ 材料
（１） 低成本ＳＬＳ粉末材料。
國外SLS粉體材料的價格非常昂貴，只賣給購買SLS系統(tǒng)的用戶。材料的配方和制備方法是嚴(yán)格保密的。因此，在分析和比較國外同類材料的基礎(chǔ)上，以國內(nèi)原料為研究對象，在對粉末燒結(jié)材料的吸熱、導(dǎo)熱、收縮、熔點、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、熔體粘度和流動性等物理性能進(jìn)行了大量研究和實驗的基礎(chǔ)上，研制了適合不同用途的八種具有自主知識產(chǎn)權(quán)的SLS粉末材料。即聚苯乙烯(PS)基體、高沖擊聚苯乙烯(HIPS)基體、PS/碳納米管復(fù)合材料、聚酰胺(PA)/玻璃微珠復(fù)合材料四種高分子粉末材料、鐵基、不銹鋼基體、自熱三種金屬粉末材料、1種涂層砂SLS粉末材料，其綜合指標(biāo)均達(dá)到了國內(nèi)外同類材料的水平。
（２） 真空澆注材料。
聚氨酯彈性體以其高強度、高硬度、高模量等優(yōu)良的綜合性能廣泛應(yīng)用于汽車、建筑、輕工、航天等領(lǐng)域。但是，由于普通聚氨酯樹脂的透光性和耐熱性較差，其應(yīng)用范圍受到限制。因此，提高聚氨酯樹脂的耐熱性，生產(chǎn)高透明、高強度、高硬度、高模量的樹脂，已成為聚氨酯材料研究的熱點。華中科技大學(xué)快速制造中心成功開發(fā)了一系列真空澆注用透明聚氨酯樹脂材料。
３ 軟件
軟件包括在線實時區(qū)域自適應(yīng)切片軟件、直接切片軟件系統(tǒng)、工藝規(guī)劃智能系統(tǒng)、二維中空軟件等。
４ 工藝
（１） 塑料功能零件的制造。
對于強度要求較低(小于15 MPa)的塑料功能件，為了克服國外尼龍基結(jié)晶聚合物粉末材料塑料功能件的缺陷，建議先用非晶態(tài)聚合物粉末材料制造塑料零件，再滲透樹脂增強。針對高強度(大于15 MPa)的塑料功能件，采用SLS法直接制備了華中科技大學(xué)快速制造中心研制的尼龍基粉末材料。
（2）結(jié)合傳統(tǒng)鑄造工藝。
利用SLS技術(shù)提高傳統(tǒng)鑄造工藝的水平，主要方法是利用SLS技術(shù)制造模具和砂模(芯)。目前國外熔模鑄造用SLS材料價格昂貴，汽化溫度高（1000℃以上），不適合我國現(xiàn)有的傳統(tǒng)鑄造工藝。為此，我們提出了開發(fā)低成本SLS材料的技術(shù)方案，并與我國傳統(tǒng)的精密鑄造技術(shù)相結(jié)合。
（3）金屬零件/模具的快速制造工藝。
在自行研制的低成本SLS金屬粉末材料的基礎(chǔ)上，探索了一套具有后續(xù)冷卻通道的復(fù)雜金屬零件和模具快速制造的工藝路線。

3D打印的隨形水路可以為任意形狀、任意截面，通過改變形狀和截面使隨形水路均勻布置，達(dá)到更快速、更均勻的冷卻效果。
應(yīng)用范圍 近兩年來3D打印隨形冷卻模具鑲件在注塑模具上有了越來越多的應(yīng)用。精速激光（ESU）所做的隨形水路模具鑲件，廣泛應(yīng)用在包裝、汽車、電子3C、、家電等行業(yè)，例如：電子3C行業(yè)中的游戲手柄模具、充電器外殼模具，包裝行業(yè)中的PEGT熱流道倒樁模，汽車行業(yè)中的保險絲盒、汽車連接器等模具。
模具3D打印-優(yōu)勢
1、根據(jù)注塑件形狀復(fù)雜程度，可降低冷卻時間20％至80％；
2、根據(jù)注塑件形狀，可減少變形量15％至90％；
3、模具成本略有增加，但綜合注塑產(chǎn)能、良品率等因素，終效益大幅提高；
4、隨形水路應(yīng)用范圍廣，可用于多數(shù)注塑件的冷卻優(yōu)化。

影響3d打印模具的因素
1、表面質(zhì)量：三維印刷層通過分層加工得到零件，使產(chǎn)品表面產(chǎn)生臺階效果。直接印刷模具也存在類似的問題。在后期，需要機械加工或噴砂來這些小的齒邊。此外，必須鉆出小于1mm的孔，需要對較大的孔進(jìn)行擴(kuò)孔或鉆孔，螺紋特征需要攻絲或切割。這些二次加工大大降低了3D打印模具的速度優(yōu)勢。
2、尺寸因素：如果你想設(shè)計一個滑板或塑料工具箱，3D打印模具可能是沒有問題的。該部分的尺寸限制為10立方英寸(164立方厘米)，大致為柚子的大小。目前材料添加設(shè)備的精度很高，但仍不能與加工中心和EDM設(shè)備進(jìn)行比較。后者的腔體精度通常為±0.003英寸(0.076mm)，零件體積可達(dá)59立方英寸，約為3D打印零件體積的6倍。