3D打印技术与模具行业的关系 (2)

来源:51模材网 


  华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室,主要研究激光与材料的相互作用机理,建立3D打印过程中零部件性能与精度的控制方法,形成材料、工艺、装备一体化的成套技术体系,解决大型复杂高性能零部件的快速整体成形制造。其选择性激光熔化技术(SLM)可成形任意复杂结构和接近100%致密度的金属零件或模具,材料利用率超过90%,已在航空航天、汽车、精密铸造等领域得到了应用。


  2005年,华中科技大学鲁中良等基于国内对注塑模、直线冷却水道设计的研究成果及国外对注塑模随形冷却水道的建立规则,提出了基于注塑模与注塑件均匀冷却的设计方法。根据该设计方法制造出电池盒注塑模,相对于直线冷却水道而言,采用带有随形冷却水道的注塑模成型电池盒注塑件,其成型周期减少约20%,变形减少约10%。2007年,华中科技大学史玉升等提出了基于离散/聚集模型的随形冷却水道的设计方法,建立了截面为圆形、椭圆形、半椭圆形、U形的冷却水道的传热模型,并使用SLS成功制造了香盒模具,模具如图3所示,其冷却水道设计思路示意图如图4所示。


  3D打印技术在广东模具行业中的应用现状


  总体说来,国内在3D打印模具制造方面的应用与国外相比存在较大差距。但3D打印技术给模具制造带来的改变是不容忽视的,尤其对像广东这样的模具大省来说,3D打印技术引入到模具设计和制造中来是一种趋势,无论是对于前期的产品设计、制作样板,还是成型制造随形冷却水路模具等应用。对于模具企业来说,虽然不具备3D打印设备的研发能力,但占据着模具市场资源这一大优势,可以为推广3D打印技术在模具中的应用提供极大的便利。


  例如,3D打印对东莞传统制造业带来巨大冲击。随着3D打印市场化步伐加快,预计到2020年,东莞八大支柱产业中大部分都会受到冲击。当然,这既是一种冲击,也是一种机会。作为东莞传统产业的模具行业,正面临着转型升级的压力,很多企业已经感受到3D打印可能带来的冲击,就会主动寻求机会,去利用3D打印技术研发新产品、提供更高价值的服务,同时再结合企业需求,去研发或者改进3D打印机、研发3D打印材料等等。这是从传统产业往智慧产业发展的过程。3D打印技术也将衍生出一些新的产业,如,专门从事3D打印产品设计的创意公司、3D打印材料供应公司、3D打印应用超市等。


  目前,在东莞,已经有二三十家企业在制造业领域使用3D打印技术,模具企业是应用3D打印技术最多的行业,模具企业应用3D打印技术,主要集中在样品的生产上。样品生产出来之后,对产品的结构、外观以及功能进行测试,合格的才制作模具,然后进行大规模生产。将3D打印作为辅助生产的工具,主要应用在研发阶段。


  使用3D打印技术的优势在于可以大大缩短生产周期、节约生产成本。比如,一副模具的随形水道的加工,采用传统的制造技术,难度很大,还要经过至少5个人的手,大约12个工作日才能完成,有时还会造成材料的浪费。但利用3D打印技术,73小时就可以完成,这样就能够不断提高市场竞争力,在发展中抢得先机。同时,也应该理性地认识到,3D打印技术是无法取代传统的模具制造技术的,两者是相互补充的。


  此外,2013年4月在"中国模具制造名镇"、"广东省模具制造专业镇"的东莞横沥镇,在横沥模具产业协同创新中心内组建了横沥镇模具产业3D打印技术公共服务平台。希望在该平台的推动下,借助3D打印技术,进一步提升横沥镇及周边地区模具制造相关企业的市场快速应变能力、产品开发和技术创新能力、综合竞争力,从而促进产业集聚,打造产业特色,助力模具产业转型升级,带动模具产业实现新一轮增长。


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