3 D 打印模具应用技术 3D print die application technology金属3D打印模具技术( 深圳光韵达光电科技股份有限公司，广东深圳， 528000)Metal 3D printing die technology(Shenzhen optical electronic Polytron Technologies Inc, Shenzhen, Guangdong, 528000)f f q 从上世纪80年代3 D 打印技术诞生之日起， 3 3 D 打印技术的应用不断拓展，近几年呈 Kaiyun网站现加速之势。早在2000年 ， MIT 的 Sachs 等人就在 《Polymer Engineering and Science 》期干 y 发表了使 用三维印刷技术来制造具有随形冷却水路的注塑模具 的研究，并被认为是3 D 打印技术未来四大应用方向 之一。其所使用的三维印刷技术是基于铺粉床的粘接 剂粘接粉末的成型原理，从原理上讲，只要被打印的 材料可以制备成为粉末，且研发出相应的粘接剂，任 意材料都可以用这种技术打印，如聚合物、金属和陶 瓷。早期 MIT 使用平均粒径为60 y m 的 316 L 不锈钢 金属粉末作为原料，水性丙烯酸共聚物作为粘接剂， 直接打印后的零件组成中：58%为金属、10%为聚合 物粘接剂、32%为孔隙结构。打印完的零件经烧结烧 蚀掉聚合物粘接剂，得到具有较高孔隙率的金属零 件。很显然，这种金属零件是无法直接作为模具使用 的，研宄人员通过渗透低熔点的金属（90%铜 和 10% 锡）提高零件的致密度和力学性能，同时防止随形冷 却水路的泄露。研宄人员使用这种技术制造的随形冷却模具及注 塑产品如图2 所示。通过对温度场和注塑产品的翘曲 变形测试表明，随形冷却可以使得冷却过程中的温度 场更均匀，产品的翘曲变形得到有效控制。图 2 M IT 制造的随形冷却模具及注塑产品尽管随形冷却对模具带来的价值已经很早被意识 到，但受限于3 D 打印技术的发展，该技术在真正工 业应用方面仍然面临很大障碍，主要包括以下几个方 面：打印材料一一早期并没有成熟的模具钢专用3 DIntermediate Stage Last Layer PrintedmFinished Part图 1 M IT 发明的三维印刷技术打印材料，因此所制造的模具只能用于研宄，而不能 应用于工业生产；制造工艺无法达到模具使用性能要求一一早期的 工艺制造的金属零件孔隙率高、使用低熔点金Kaiyun网站属渗透 可提高致密度和性能，但距离模具钢的性能要求仍然 有很大差距；工艺流程长、工艺复杂一一除了烧结外、低熔点 金属渗透等工艺使得流程边长、成本增加，不适合于 大规模工业生产。因此，3 D 打印随形冷却模具的发展一直停留在 实验室阶段。近年来，金 属 3 D 打印技术的发展不断 成熟，并出现了新的变化：48 椟■!工程 年第 6 期 （总第 176 期 ）