模具作为工业制造的基础,其应用可追溯至数千年前——古代青铜器即通过铸造工艺制得,而历经数千年发展,现代生产制造仍广泛依赖模具技术。传统模具按材料分类涵盖塑料模、金属冲压模、锻压模、金属压铸模、陶瓷模、玻璃模、玻璃钢模、砂模、石膏模等多种类型。
3D打印技术的诞生,推动了模具制造方式的转型。曾需通过机械加工切削工艺制作的金属模具,如今可通过3D打印机直接成型;传统手工制作的砂型,现可借助3D打印技术快速完成;以往依赖手工雕刻的蜡型,也逐步被3D喷蜡工艺替代。
尽管塑料模具的耐用性不及金属模具,但其适用于原型制造及数百次注塑的短期生产场景。当3D打印模具用于生产原型件时,可有效发现设计缺陷,避免因设计不完善而投入大量成本制作铝制或钢制模具。
对于大规模生产需求,金属模具仍是必要选择。部分金属3D打印企业正探索直接打印金属模具,以替代传统机械加工工艺。3D打印金属模具的核心优势在于可重构模具结构,优化内部冷却水路设计,从而缩短注塑过程中的模具冷却时间,并延长模具使用寿命。
3D打印技术的发展历程:
初创阶段(1986年)
美国人查克·赫尔在工作中萌生了一个极具突破性的构想:能否通过打印机直接输出所需物件?同年,他成功研发了3D打印技术,其核心原理是利用液态光敏树脂与固态激光器实现三维实体的打印。
九十年代扩展期
自查克·赫尔发明3D打印技术后,相关研究迅速拓展,技术边界持续延伸。
二十一世纪新纪元
进入21世纪,3D打印技术迈入全新发展阶段。随着3D打印汽车的诞生,各类大型机械及复杂构件陆续通过3D打印技术实现制造,标志着增材制造技术进入规模化应用阶段。