3D打印与注塑成型有很多的关系。通过本文，你可以了解为什么存在3D打印的注射模具，以及制作的工艺过程。

3D打印注塑模具，塑造未来

要了解什么是3D打印的注塑模具，我们从常规的注塑成型开始。

注射成型是塑料工业中最常见的制造工艺之一。本质上，将熔融塑料注入模具型腔中，使其在冷却时变硬，然后打开模具并取出塑料件。

注塑成型主要用于批量生产，因为它在设计、测试和加工方面的前期成本很高。当然，所生产的零件越多，单价就会急剧下降，这就是使用注射成型进行批量生产的原因和优势。

为什么要进行3D打印？

注塑模具本身是带有型腔的金属块，这些型腔决定了所制成产品的形状。传统上，模具是通过计算机数控（CNC）铣床设计和生产的，非常昂贵。

由于模具通常是由钢和铝等金属制成的，因此一旦生产出来就很难改变。因此，3D打印注塑模具提供了一种便宜而灵活的替代方案。

让我们看一下如何实际打印3D注射模具，利弊，3D打印注射模具的新发展，以及最后打印的技巧。

注意：虽然3D打印注塑模具很多人都可以做，但实际使用过程中，可能需要更多的精力和设备。当然，也可以使用专业的3D打印服务。

如何3D打印模具？

数据处理
3D打印注模与打印其他3D打印对象的方式类似：

• 注塑模具是使用CAD软件设计的，例如AutoCAD  或Fusion 360。
• 设计文件以STL格式保存，并切片成G代码。
• 使用3D打印机逐层打印模具。
• 将模具安装到金属框架中，并准备进行注塑。

3D打印注塑模具的材料既然已经介绍了进行3D打印注塑模具的基本过程，那么让看一下可以使用哪些材料。

一般来说，您需要具有高强度和刚度的产品来承受注射过程中产生的压力。而且，它将需要具有耐高温。

以下是用于3D打印注塑模具的几种常用材料：

• PETG（聚对苯二甲酸乙二酯）
• ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯）
• 尼龙（又名聚酰胺）
• PP（聚丙烯）
• TPE（热塑性弹性体）
• POM（聚甲醛，又名Delrin或乙缩醛）

可以使用SLM、SLA、FDM、材料喷射和SLS完成3D打印注塑模具  。也就是说，由于高尺寸精度和光滑的表面非常适合注塑模具，因此SLA是生产注塑模具的首选3D打印方法。

关于金属框架及其在注塑模具中的作用，您应该了解一件事。框架为注塑过程中产生的压力和热量提供支撑。由于金属框架可以普遍使用，因此仅模具的模芯部分需要进行3D打印，因此更改设计既轻松又灵活。但是，在整个模具进行3D打印的情况下，需要更多的材料和更长的打印时间。

3D打印注塑模具优点缺点

3D打印是生产注塑模具的绝佳选择，但也有其缺点。南极熊3D打印网特别提示，以下比较排除了金属3D打印模具。

优点

• 低成本：生产注塑模具的传统方法非常昂贵且耗时，需要模具制造商的精密机械和专业知识。而3D打印是一种更便宜的制造模具的方法。据报道，与传统技术相比，3D打印模具最多可节省80％的成本。
• 灵活性和效率： 3D打印大大减少了设计和生产时间。任何具有3D打印经验的人都可以打印模具，如果对它不满意，可以简单地调整设计并打印另一个。
• 小批量生产的适用性：采用传统方法（例如CNC铣削）制成的注塑模具的初始成本很高。因此，只有当产量足够大时，才合算。另一方面，3D打印模具的制造成本要便宜得多，而且如果没有初期高昂的前期成本，则最好使用3D打印模具来完成中小批量生产。

缺点

• 更长的生产时间：  由于塑料的导热系数比金属低，因此3D打印的塑料模具生产产品所需的时间更长，从而延长了整体生产时间并降低了生产率。
• 收缩：像许多其他3D打印对象一样，冷却时3D打印的注射模可能会收缩，这是3D打印中的常见问题。当需要精确尺寸时，这可能会带来问题。
• 结构完整性较弱：  大多数3D打印模具均由塑料制成，无法长时间承受高温和高压。这会导致3D打印的注塑模具在浇口和焊缝处老化。

3D打印注塑模具的前沿研究
 

 我们一起来看看3D打印注塑模具领域的一些最新进展。

表面涂层
3D打印的注塑模具在高温和高压下易于降解。用保护涂层改善表面寿命是防止热降解的一种方法。在3D打印的注塑模具表面上沉积一层金属、金属硝酸盐、陶瓷和氧化物可增强其耐热性和抗撕裂性。

导热复合材料
导热率是物体导热能力的量度。金属比塑料具有更好的导热性。换句话说，金属可以比塑料更快地被加热或冷却。

由于3D打印注塑模具（模具）的加热和冷却阶段要比CNC模具更长，因此它们的循环时间也更长。在给定时期内只能生产较少的产品，则与传统的金属模具相比，生产成本会增加。

为了解决这个问题，在模具材料中加入了导热添加剂以改善注射过程。例如，可以将氮化硼添加到ABS中，将铁颗粒添加到环氧树脂中。

金属3D打印注射模具
金属具有比塑料更好的导热性，那么为什么不3D打印金属注射模呢？随着金属3D打印的最新发展，这也开始得到了大量应用。但是，3D打印金属仍然比塑料贵得多，因此前期成本仍然很高。

3D打印注塑模具的注意事项

在开始打印注塑模具之前，请考虑以下有用的提示：

• 打印数量：确保您知道要制作多少个产品！请记住，3D打印的注塑模具仅用于小批量生产（30到100个，具体取决于模具）。因此，如果您打算制造数千个，则可能需要考虑使用常规模具。
• 添加拔模角度：直角会使注塑零件很难从模具中脱出，因此请尝试添加2度拔模角度以使对象更容易滑出。
• 使用3D打印服务：别忘了总是有3D打印服务路线，这可以帮助您设计模具并按照自己的确切要求打印模具，而无需费力。中国国内也有不少这样的服务厂商。

依照演化经济学家卡萝塔·佩雷斯(Carlota Perez)理论，每次以技术为主导的产业周期变革，其周期大约在60年：前30年为基础技术的发明阶段，后30年为技术加速应用阶段。而从1986年美国诞生了世界上第一家生产3D打印设备的公司3D Systems起，到现在2020年，开始了后面的30年，3D打印技术开始加速应用。

来源：南极熊3D打印