3D打印注塑模具与传统注塑模具分析对比

  行业资讯     |      2025-08-12 15:46

  

3D打印注塑模具与传统注塑模具分析对比

  如果你需要模具长期使用,一旦 3D 打印模具验证了设计的合理性,下一步就是采用更为永久的 材料制作模具,比如铝或者不锈钢,因为塑料模具主要小批量产品生产使用。由于 3D 打印模具和传 统模具的设计不同,项目时间和预算上要考虑一定次数的模具重设计和测试。

  尺寸因素:如果你要设计滑板或者塑料工具箱,3D 打印模具也许是毫无问题的。零件尺寸限制 在 10 立方英寸(164 立方厘米),大致是柚子的尺寸。而且尽管当前的增材设备的精度很高,但是 仍然没法同加工中心和 EDM 设备比较。后者加工的模腔精度通常达±0.003 英寸(0.076 mm),零 件体积高达 59 立方英寸,大致是 3D 打印零件体积的 6 倍。

  高温环境:为保证材料流动性能良好,注塑模具需要加热到非常高的温度。铝模和钢模通常经历 500F(260℃)甚至更高温度环境,尤其在加工高温塑料,如 PEEK 和 PEI(Ultem)材料。用这些 金属模具生产几千个零件很容易, 在最终量产模具出来前也可作为过渡模具使用。 使用 SLA 或者相似 3D 打印工艺制造的模具材料一般是光敏或者热固性树脂,它们通过紫外光或者激光固化。这些塑料 模具尽管比较硬,但是在注塑的热循环条件下损毁非常迅速。事实上,在温和环境下 3D 打印模具通 常在使用 100 次以内会失效,高温塑料比如聚乙烯和或苯乙烯。对玻璃填充聚碳酸酯和耐高温塑料, 甚至只能生产几个零件。

  产品设计: Kaiyun网站传统注塑模具制造的原则及实践已经有超过一个世纪的历史, 行业对其研究比较透彻。 3D 打印模具却非常新。比如拔模斜角必须大于等于 5 度,以满足大部分铝模要求。塑料模具注塑塑 料零件却面临挑战,对塑料模具顶针的数量与安装位置需要额外小心。

  在增加模腔壁厚和降低压力方面,塑料模具(尤其是高注塑温度)在某种程度上更为灵活。浇口 的设计也不同,应当避免使用隧道式和点状浇口。直接浇口、扇形浇口、翼形浇口应该增加到正常尺 寸的 3 倍。

  表面质量:3D 打印逐层加工得到零件,这会导致产品表面有台阶纹效应。直接打印的模具也存 在类似问题,后期需要机加工或者喷砂来消除这些细小的、齿状的边缘。此外,小于 1mm 的孔必须 钻,更大的孔需要扩孔或者钻孔,螺纹特征需要攻丝或者铣削。这些二次处理很大程度上削弱了 3D 打印模具的速度优势。

  产 50-100 个产品就需要重新打印、装配机测试新的模具。另一方面,不考虑所使用的塑料,铝模具 通常在生产 10000 个零件仍然服役良好。

  打印模具内聚合物的流动方向应该与 3D 打印线一致,避免粘滞和低压引起的高填充。冷却系统 可在一定程度上提高模具的寿命,但不会明显降低打印模具的循环次数,因为塑料模具的散热能力不 像铝模或钢模那么好。

  总的来说,最现阶段 3D 打印工艺做比较擅长的事:打印零件而不是模具。但是,如果满足以下 条件,3D 打印注塑模具会是个可靠的替代。

  印梦园是中国领先的 3D 打印服务创造云平台, 致力于为各行各业的创造者提供在线D 扫描建模服务。

  3D 打印注塑模具优点 (1)由于 3D 打印技术在制造过程中不会受到产品内部结构及复杂形状的约束,通过在模具内部进行复 杂的随形冷却水路设计与加工,3D 打印技术可以轻松实现高端模具的生产制造,进而给最终产品的量产 带来无可比拟的好处: (2)有效缩短注塑或压铸过程中的冷却时间,生产效率大幅提高; (3)冷却更佳均匀,有效减少翘曲变形、开裂飞边、气泡砂眼等产品缺陷,显著提升最终产品的质量与 成品率; (4)模具使用寿命大大延长,产品单位成本降低; 可采用工业级 3D 打印技术制造高端模具的行业包括:汽车零部件、电子产品、家用电器、日化品包装等。

  比较成本:使用 3D 打印模具的一大原始是因为其成本低。生产级别机加工模具成本一般是 20000 美元甚至更多,意味着同Kaiyun网站 1000 美元的打印模具是同类比较。但是这个类比并不公平,打印模 具陈本的评估通常只考虑材料消耗, 并没有考虑人工、 装配与安装、 喷射系统和五金器具。 比如 Proto Labsd 的铝模具花费 1500 美元可以用于生产。如果需要生产更多零件?采用 3D 打印模具,你每生