有工業的（de）地方就有模具。無論是個（gè）性化定製的金銀首飾，亦或是批量生產的日常用品，都離不開模具（jù），所以模具被譽為“工業之母”乃實至名（míng）歸。從古代的青銅鼎鑄造到現（xiàn）代的汽車（chē）生產（chǎn），模具涵蓋了各行業（yè）的眾多生產工藝，是一門既古老而又不斷與時俱進的行業。縱觀模具行業的發展曆程，從最初的純手工製作模具，到（dào）模具的（de）機械加工，再到如今引入了數字化設計與自動控製的模具數控加工，模具在精（jīng）度、難度不斷提高且（qiě）生產周期不斷縮短的同時（shí），純手工製（zhì）作的工序在不斷減少（shǎo）。隨著3D打（dǎ）印（yìn）、智能機床、高精度的三維測量設備（bèi）等（děng）技術（shù）的日（rì）趨成熟，模具生產正朝著智能製造的（de）方向發展。

 

　　在眾多的新技術（shù）中，最早（zǎo）應用到模具（jù）行業的當屬3D打印了。

 

　　在模具的設計、製作及（jí）維護三個主要環節中，都能找到3D打印的（de）應用案例。在（zài）模具設計開發之前，會有一個（gè）完整的產品設計開發過程。引入3D打印輔助產品的設計開發（fā），不但（dàn）可（kě）以降低產品實樣的研（yán）製費用，而且大幅縮短了開（kāi）發的周期。模具的優勢在於大批量（liàng）的產品生產，但鑒於傳統生產工藝的製約（yuē），新產品推出市場前通常得先開模具（jù）。如果市場反（fǎn）應良好，模（mó）具能投入（rù）到批量生產，自然皆大歡喜；倘若市場反應平平，新產品沒有批量生產的意義，那麽前期開發的模具都將浪費。如果用3D打印機生產（chǎn）出小批量新產品探索（suǒ）市場，可節省前期模具的開發周（zhōu）期及費用，即便是用3D打印代替部分配件，也（yě）可節省一筆模（mó）具開（kāi）發費用。然後根（gēn）據市場反饋的信息，對反（fǎn）應良好的產品進行改進後再開模生產，有的放矢的效（xiào）果（guǒ）並非打魚撒網（wǎng）所能及。模（mó）具設計的合理性直接影響到模具製作的（de）精（jīng）度、工藝以及使用壽命，對於結構（gòu）複雜的模具，用（yòng）3D打印機將CAD軟件設計的模具構件打印出來，通過實際的裝配進一步驗證結構的合理性。

 

　　進入到模具製作的環節，3D打印應用就更廣（guǎng）了（le）。對於尺（chǐ）寸精度要求高而且結構複（fù）雜的（de）塑料模，通常在正式開模前會先做一套試驗模。與正式模（mó）相（xiàng）比，試驗模的材料強度低、而且（qiě）結構精簡，隻需為正式模提供實際生產數據以供驗證即可。盡管如此，試驗模（mó）的費用以及生產周期仍然可觀。借（jiè）助（zhù）3D打印技術，將模腔以及抽芯等部件直接打印出來，再結合傳統的模具組立方式，可大幅降低模具的（de）生產周（zhōu）期以及（jí）生產（chǎn）成本。以3D打印代替數控加工、電火花等多種加工工藝，使模具的加工與調試以及配件尺寸的調整變得（dé）相當便捷。

 

　　前麵（miàn）所講述的都是塑料3D打印的應用，在正式模具的製作中，還（hái）會用到金屬3D打印（yìn）的（de）工藝。在塑料模具中，冷卻是其中一個很重要的工藝環節，合理的冷卻係統可在確保塑料件尺寸精度高、產品變形小的前提下，盡量縮短產品的注塑（sù）時間，以提高生產效率（lǜ）。傳統的工藝是在模（mó）具型腔（qiāng）板與行位（抽（chōu）芯滑塊）上通過鑽孔（kǒng）、堵孔（kǒng）等方式加工出一（yī）個直線框式的運水係統。此法雖然可以借助銑床、搖臂鑽床等設備加工出來（lái），但（dàn）運（yùn）水（shuǐ）係統往往與產品的形狀相去甚遠，造成冷卻不均勻，導致（zhì）生產效率（lǜ）上不去。如果根據產品的形狀設計出運（yùn）水係（xì）統（tǒng），可使模具的冷卻更（gèng）加（jiā）均勻，縮短了產品的冷卻時間，提高其品質與生產效率。這種冷卻結構我們稱之為隨形冷卻係（xì）統，由於內部的運水管道（dào）彎彎曲曲，非常規方（fāng）法（fǎ）所能加工，因此這類型腔板與（yǔ）行位需（xū）要用金屬3D打印機直接打印出來。但（dàn）金屬打印造價較為昂（áng）貴，因此，目前（qián）金屬（shǔ）3D打印主要還是適用（yòng）於精密模具的特殊零部件加工。

 

　　模具完成並投入生產意味（wèi）著（zhe）進入了維護階段，在這個階段通常會遇到因產品細（xì）節需要局部調整（zhěng）的（de）改模以及模具損壞的維修。

 

一款（kuǎn）遙控器的塑料模修改的案例，按客戶（hù）要求需要在電池倉加（jiā）一個缺口。由於（yú）修改的部位在模腔的曲麵上且較為精細，決（jué）定采用（yòng）激光補（bǔ）焊加電火（huǒ）花加工的方案（àn）。之所以不選用成（chéng）本更低的氬弧焊， 一是因為其過多的焊肉會增加電火花加工的成本，二是容易造（zào）成模腔的棱角部位發生熔融坍塌，三是因為其發熱大，容易造成模具變（biàn）形。用激光補焊來修複金屬表麵的一（yī）些缺（quē）陷部位較為直觀、易操作（zuò），但（dàn）是在模腔的曲麵（miàn）上增加一個有尺寸要求的配合部位就不是那（nà）麽（me）容易了。特別是普通的焊接車間，通常不具備2D或3D視圖軟件（jiàn），而且焊接師傅的看圖能力有限（xiàn），口述或者簡單的（de）文字說（shuō）明很難得到一個相對精準的焊接效（xiào）果。因此（cǐ）我們使用（yòng）桌麵（miàn）級的FDM打印機將模具該部分的最終形狀打印（yìn）出來，工（gōng）人可以直觀地進行補焊，並通過卡尺的測量準確地控製電火花的加工餘量。