基本介紹
- 中文名：集成化快速模具製造
- 外文名：Integrated rapid mold manufacturing
- 領域：工業製造
- 技術：計算機技術、雷射技術
- 特點：時間短
- 基本方法：印刷技術
簡介,方法,套用前景,傳統模具發展的瓶頸,
簡介
集成化快速模具製造是一項集成了多項技術手段的複合型技術，其所包含的內容領域眾多，如計算機控制技術、雷射技術等許多前沿技術。已經被廣泛套用在了製造業的眾多分支領域內，為推動製造業的規模化發展提供了巨大的基礎支持。集成化快速模具製造基於直接或者間接離散及堆積原理，將形狀十分複雜的模具在短時間內製造完成，同時這也是快速模具製造技術研究的重點內容。集成化快速模具製造的一個優點是：對於更複雜的設計，快速模具製造技術也是完全可能辦到的。由於快速模具製造在方法上基本上是印刷技術。它們允許模型再次成型。用其他方法將不可能實現這些工作。例如，冷卻線可以放置在符合模具設計的確切位置上。在薄片形模具方面，直接創建這些符合要求的冷卻線，能帶來更好的熱能管理和產生更好的模具。
方法
直接制模法
此種制模方法有著較為巨大的發展潛力。其主要是通過把 CAD 繪製圖紙內的各項數據信息準確反映到所要製作的模具當中並以此來完成對模具的精度控制。這一方法在製作周期方面相對較短，效率更高，因此也就能夠實現對模具生產效率與成本資金的大幅度降低，確保模具性能與精度能夠保持較高的水準，市場前景看好。然而同時也應當認識到，當前國內關於直接制模法的研究還相對較為淺顯，在實際的生產階段當中對模具表層精度很難做到精準掌控，在性能上也無法滿足於高標準的穩定性妖氣，由此也將會導致直接制模法很難達到大規模化生產的要求。
我國所普遍採用的直接制模法主要有熱源熔積、雷射燒結、3D 列印等方法。熱源熔積方法是採用等離子來進行模具生產；雷射燒結是通過以雷射為熱源來開展模具生產；3D 列印則是通過噴射成型的方式達到模具生產的目的。考慮到這些方法均是基於堆積成型的原理基礎之上，在磨具生產時其必定會出現表層階梯效應，導致模具精度與耐久性難以達到標準要求，從而也就很難實現大規模的批量化生產。
間接制模法
與直接制模法相比間接制模法更加成熟，當前在實際套用方面具備較強競爭力的快速模具製造技術主要包括了電鑄、燒結、鑄造、熔射等間接性的制模方法。
間接制模法可採用 CAD 繪圖信息內的數據資料來完成對模具快速化原型的製造，亦或是通過部分實物模型來對金屬模具進行間接性的複製。間接制模法的套用範圍更加廣闊，同時對工藝過程的要求也相對不高，因此在實際套用方面較為簡便可以實現大規模的批量化生產，並可有效滿足於快速變化的市場需求。然而其也存在著一定的缺陷問題，即製造出的模具精度較低，周期較長，而且受制於材料與環境因素的影響，模具的整體性能相對偏低。對此，就加大對高精度、高性能快速模具製造技術的研究將是未來的主流趨勢，工藝過程相對較為簡便的模具製造方法也必將會成為未來發展的一個主要方向。進一步加強對模具的精度與質量研究，促使模具能夠具備更加良好的耐久性並製造出更加複雜化的模具將是未來的主要研究重點。
套用前景
快速模具製造技術是一種相對較為新型化的模具製造技術，這一技術的發展對於製造行業而言有著里程碑式的重要意義。已經被廣泛套用在了工業生產的多個專業領域內，例如汽車工業、航空航天等領域。通過對快速模具製造技術當中金屬模具的套用可以實現高效化的生產作業，有助於企業實現經濟效益的全面提升。
在汽車工業領域當中，覆蓋件材料相對較為纖薄且規格尺寸相對較大，外形也不盡相同，因此對於質量標準有著較高的要求。而通過對快速模具製造技術的套用，則可以使現實對覆蓋件的個性化設計，相較於以往的數控銑加工方式而言，不但能夠大大縮減投資成本與降低安全風險，而且生產周期也能夠得到大幅度的段，所製造出的模具產品質量更高，因此其在未來必將擁有十分廣闊的發展前景。
快速模具製造技術在航空航天領域也有著廣泛套用，如新式火箭發動機泵殼元件製造採用快速模具技術後可完全依據標準要求進行塑膠樣件的生產，母模則可採用矽膠翻制予以定型，在將母模固定於鋁標準框加內再將準備好的矽橡膠進行澆築，靜置 18h 左右後便可取出母模，一件合格的泵殼鑄件便可完成製造。
傳統模具發展的瓶頸
傳統的模具製造要用到車削、銑削、刨削、鑽削、磨削、鏜削與電火花等加工方法，才能得到所需的模具形狀和尺寸。隨著人們生活水平的不斷提高，對產品的複製程度和精度也提出更高要求，相應的模具上常常有一些複雜的特徵與自由曲面，精度與表面質量要求較高，所以設計與製造周期較長，成本較高。要設計和製造出一副合格的模具，往往需要經過由設計、加工到試模的多次反覆，也導致了模具製作成本高、周期長，而且精度不易保證，有時甚至造成模具的報廢。應該指出的是，由於數控工具機、加工中心、柔性製造系統以及高速切削等先進技術的發展，能使模具的加工周期縮短，每道工序的工藝並無重大改變，仍然存在調整時間長、難以自動生成複雜刀具軌跡、成本高等問題。
傳統的模具製造方法由於其自身固有的生產周期長、投入風險高、產品改進困難等缺點，在一定程度上成為企業在市場競爭發揮活力的制約因素。隨著市場競爭的日趨加劇，要求企業必須能快速回響市場和用戶的需求，促使工業產品的生產模式由傳統的大、中批量向具有靈活、易變性和快速反應能力的中、小批量轉變。當產品的生產批量較小時，模具的製作工時與成本分攤在每件產品上的數額就更大，上述問題就更為突出。所以必須要尋求快速製造模具的新方法。
