發布日期：2022-10-09 點擊率：128
自90年代起，增材制造（AM）技術經過了漫長的發展，已經衍生出了兩種范圍寬廣的模具制造技術類型。第一種是使用一個母模來制造鑄模或壓模，第二種是使用AM設備來制造實際模具或模具鑲件。
直接模具制造
采用AM技術實現的直接模具制造方法不要求具備模型，并且在制造金屬或塑料部件方面擁有為數眾多的加工制造方案。這些優點可以減少模具制造過程的步驟，節約成本和時間。
一些制造商已經在使用AM來制造注塑模具用的金屬鑲件，其中，Linear公司數年以來一直在成功地通過直接金屬激光燒結（DMLS）鑲件來完成注塑模具部件的制造。
自90年代以來最為流行的直接模具制造形式之一就是Direct AIM，它采用光固化立體成型（SL）部件作為模具。開發此項技術的目的是采用較為廉價的模具來制造小批量的注塑部件。盡管此項工藝技術已經日漸衰落，但由于更堅硬的SL材料的出現，它在近年來掀起了一波小的復興浪潮。
3D打印機的發展也不容忽視。來自OBjet、3D Systems和Stratasys公司的3D打印機能夠作為有效的快速模具制造設備，特別是在要澆鑄熱固塑料和橡膠部件時。Stratasys公司的熔融沉積成型（FDM）打印技術已經成功運用于熱成型/真空成型直接模具制造。采用這種方法制造的模具在本質上存在多孔構造，這種構造能讓空氣流通，從而在很大程度上免除了鉆孔的需要。FDM模具目前還在應用于要求更為嚴格的直接制造應用，如沖壓模具和液壓成型模具。
而且，直接模具制造并不一定要局限于小型部件。ExOne和Voxeljet公司都擁有可以制造直接模具的大型系統，包括Voxeljet的VX4000，此系統能夠構建大于12in×6in×3in（1in=25.4mm）的模具。
間接模具制造
目前，市場上已經開發了多種基于模型的工藝用于通過AM方式快速制造模具，其成本、制造周期和工藝能力各不相同。總體來說，任何工藝，無論是加式、減式或成型式，都可以用于間接模具制造。這些工藝的精度在很大程度上取決于制造模具的方法的精度。
只有極少制造領域會像熔模鑄造這樣受到AM技術如此深刻的影響。早在AM技術發展之初，Helisys公司的疊層實體制造（LOM）系統就將疊層紙張應用于熔模鑄造，原因在于這種材料含灰量較低。這家公司目前正在通過QuickCast（一種光固化立體成型構建型式）、噴蠟和噴脂系統來制造鑄造模具，如PolyJet and Multi-Jet成型（MJM），采用選擇性激光熔結（SLS）加工聚苯烯以及采用FDM技術加工ABS樹脂。
在塑料領域，許多需要生產相對較少批量塑料部件的公司都在采用硅膠模具。其中包括將在AM模具內澆濤成型的基礎室溫硫化（RTV）模具或聚氨酯的滾塑成型模具。用于反應注射成型（RIM）或標準注塑成型的環氧樹脂模具制造可以做為一種經濟有效的方法來制造橋模。
一次性模具也可以在AM當中發揮作用，而FDM技術也一直成功地應用于復合材料領域的可沖洗心軸。其他基于模具的RT工藝包括了鑄造鋅合金模具制造、3D Keltool、metalCopy、PHAST、V-Process和橡膠石膏模具制造。
高性能模具
通過采用高性能的模具，成型周期變得比制造實際模具的周期更為重要，而運用AM技術在模具內形成適形冷卻通道會有助于加快成型周期。這些通道與模具空腔的形狀相適應并讓冷卻劑可以從中流過，比直線通道更快。試驗表明適形冷卻能夠將成型周期縮短30%以上并且能夠提升部件的質量。這種效果可對部件成本和生產速率產生重要的影響。
另一種實施熱量管理的方法是采用功能性分級材料。其方法是在模具表面使用諸如H13工具鋼這樣堅硬耐用的材料，在模具剩余部分采用如銅合金這樣的高導熱性材料。Optomec和POM公司都采用了來自Sandia Labs公司的LENS技術，已經成功地應用于以銅芯直接制造鑄模和壓模。
由Solidica公司商品化的超聲波固體技術目前正由Fabrisonic公司以超聲波增材制造（UAM）的名稱在快速模具制造領域推廣。此項工藝能夠使用鋁、銅和鋼材來制造模具，并可用于壓模鑄、熔模鑄造和真空成型。UAM能夠制造出復雜的共形冷卻通道，并且能夠將不同的金屬結合到一起，能夠制造出采用多種材料的模具。金屬噴涂技術，諸如來自RSP Tooling和Ford Motor Co.的技術，也證明了能夠通過功能性分級材料來大幅延長模具使用壽命。
AM也正在用于制造多種其他類型的模具，包括夾具、制具、模板、鉆孔導具和其他器具。由于這種模具涉及到復雜的外形或多軸向通孔模具，AM可以提供很顯著的優勢。模具形狀可以通過數字化方式精確地制造出來，與定位標志保持一致。裝配生產線上所需要的制具或夾具的副本數量通常相當少，但在制造出模具的第一次迭代品后，后續版本就可以根據需要迅速制造出來。
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