一文讲清楚金属3D打印随形冷却模具的使用方法

　　关于模具采用3D打印随形冷却的价值，国内已有非常多的讨论和例证。较早研究和采用3D异形水路的大厂如格力、伟创力、公牛、歌尔等一般认为：成功使用3D打印随形冷却通常可将脱模周期缩短20%-40%。一直以来由于设备成本高、经验欠缺等原因，国内绝大多数模厂对随形冷却只是听过还未用过。

　　凯奔三维模具团队在金属3D打印模具应用领域已深耕6年，积累了非常多的宝贵经验，以下整理出模具厂最常问到的一些问题，分享给大家：

　　13D打印模具用什么材料，和传统模具钢材性能相比如何？

　　目前注塑模用的金属3D打印材料主要为Anco-X和UM300两种，其中Anco-X为一种高性能马氏体不锈钢，具备较好的防腐蚀性能和优异的抛光性能(A2-A1)，硬度可达48-50HRC，Anco-X适用于耐腐蚀材料及水路直径小于3mm的模具应用，如电子烟、化妆品包装、医疗、TWS充电仓等。

　　UM300热处理后硬度更高，可达到50-52HRC，部分场合中也可用于压铸模具镶件打印。

　　3D打印模具钢材料和传统钢材的性能对比

　　关于金属3D打印模具的寿命，会不会比传统模具钢更容易磨损，这个问题基本上每个刚开始用的客户都会有疑虑。针对该问题作者曾亲身咨询过国内三位对3D打印模具非常有话语权的资深用户，这三家自有SLM金属3D打印设备且在模具应用方面已探索多年。分别是：格力模具3D打印负责人(15年开始用)、珠海伟创力模具部负责人(16年开始用)以及长安誉铭电业模具负责人(16年开始用)。从这三位身上，作者得到的答复是一致的：金属3D打印模具在设计合理和使用工况相同的情况下，和传统同牌号模具钢寿命差别不大。用业内人士的讲法是：懂用的人用的很爽，不懂用的仍然是很多怀疑。

　　2、金属3D打印模具的精度怎么样

　　金属3D打印的模具工件实际是开粗件，一般无法直接使用，用于模具需要再进行二次精加工。初始打印的尺寸精度为±0.2mm，表面粗糙度为Ra8-12，通常打印时会预留0.8余量以便做二次精加工，精加工方法和传统模具钢无差别。

　　上图为3D打印的模具镶件，需要进行而二次精加工

　　3、金属3D打印模具的成本怎么计算

　　由于金属3D打印设备、材料已经国产化，最近几年模具打印的成本出现大幅下降。比如格力、美的在17和19年采用的模具用进口金属3D设备购置价格高达500w/台，但到19年之后，格力、富士康等增购的国产金属设备成本已降低到100w；在国家的大力推动之下，模具钢粉末价格也从2015年的1500/kg以上降低至当前不到300/kg。

　　电子烟模具入子随形水路，可将注塑周期缩短高达50%

　　实际当前采用3D打印模具的成本已经非常低，打印会增加少量模具制造成本，但由于随形冷却可显著缩短开模周期(通常在20%-40%)，增加的成本在注塑阶段很容易收回来。?模具打印的价格主要取决于打印体积，跟结构、工时也会有关系，我们服务商会根据客户的图纸出方案报价。

　　4、3D打印模具加工的流程是怎么样的，交期多久？

　　模具3D打印的流程如下：1、客户提供3D图档，标示胶位面，指定进出水口位置或其他要求；2、服务商根据客户的要求设计3D异形水路，出加工方案给客户确认；3、方案确认后服务商开始上机打印；4、打印完成后服务商做线切割将打印工件从设备中切下来；5、服务商做时效热处理；6、尺寸、硬度和外观检测，发货。通常3D打印模具的交期预留7-10天比较合适。

　　5、什么是嫁接打印？

　　目前金属3D打印的效率还比较低，成本相比传统加工方法高，在针对一些尺寸较大的模具工件打印时，底座的部分可采用传统机加工，在机加工基座上面进行嫁接打印，这样可以显著降低打印成本和缩短打印时间。采用嫁接打印时对基座的选材会有要求。

　　模具嫁接打印示意图

　　6、水路堵塞怎么办？

　　3D异形水路相比传统水路，其线路不规则，一旦堵塞，清洗会变得困难，这就需要一定的预防措施。比如加滤网、使用双循环水路的纯水模温机，或者采用模具水路清洗机定期对水路清洗的方法。由于随形冷却对开模的显著价值，目前国内大型模具厂陆续接受定期对水路进行保养的方法。

　　7、金属3D打印的抛光性能怎么样，有没有沙眼

　　金属3D打印模具工件的致密度在99.8-99.9%，抛光等级处于A2以上，可以满足绝大部分的模具使用要求。对于少数要求更高抛光等级的零件(如A1以上)，需要调参数打印，服务商通常不会承诺A1。沙眼跟粉末质量和工艺控制有关，一般模具专用的金属3D打印机打印不会存在沙眼，普通SLM金属3D打印机如果没有专门的模具工艺包，打印模具会存在一定风险。

　　8、模具上哪些零件可以做3D打印？?金属3D打印可应用大部分的注塑、压铸模具冷却优化，但从成本和时间上考虑，模具整体打印尚不适合，而是采用打印部分镶件、模仁的方式。比如浇口套、斜顶、模仁垫板、后模镶件、前模镶件、滑块等，都适合采用3D打印的方式加工。

　　带随形水路的TWS充电仓模具镶件

　　9、哪类模具采用3D打印具备最佳的性价比？

　　金属3D打印随模具的改善效果明显，但并非所有的模具都马上需要采用3D打印。

　　通常来说注塑产品量大、产品结构复杂、产品多深筋位、尺寸/平面度要求高的产品可以优先考虑用3D打印。另外比如存在注塑品质问题的，比如浇口烫伤、拉丝、太阳圈、困气等等现象的，也可以通过3D打印来改善。