金属3D打印在模具行业的应用

模具作为工业之母，几乎涵盖了工业化生产中的各类产品，模具的制备也经历了手工到机械加工再到电子数控的过程演变。与此同时，为了追求更高品质的产品，企业对于模具的精度、结构复杂性、生产周期和成本的要求日益严格。传统模具制造已经不再完全满足市场的需求，模具行业的转型升级和技术革新成为了必经之路。

在众多新技术中，金属3D打印技术率先打破了传统制造业体系的常规局面，以其自由成形、复杂设计和功能集成的显著优势，很好地解决了模具行业面临的成形限制，以及开发周期长、制造成本高、成形效率和品质低等问题，对模具的设计制造，以及材料、生产技术、行业标准等各方面都产生了深刻的影响，其制造方式简单、生产效率高、生产过程节能环保和安全可靠的优势更加契合模具的发展方向。

北京易加三维科技有限公司（以下简称：“易加三维”）成立于2014年11月，核心团队拥有近三十年的3D打印行业的制造和应用经验，公司专注于研发、生产制造工业级MPBF（Metal Powder Bed Fusion）金属、PPBF（Polymer Powder Bed Fusion）尼龙和SLA（Stereo-lithography Apparatus）树脂型3D打印设备。

作为3D打印技术的*企业，易加三维从技术、质量、成本和客户体验等角度出发，深入研究金属3D打印技术在模具领域的应用，*终成功研发出EP-M系列金属3D打印设备，能够直接生产*终模具产品，成为国内将金属3D打印技术率先引入模具行业并市场化的企业。公司不仅在模具的直接制造和修复等方面获得了成功，还形成了一整套模具增材制造解决方案，可以为客户提供专业的3D打印软硬件体系与配套的技术服务支持。

成熟专业 高效品质

为获得高质量的模具产品，易加三维突破了以下模具金属3D打印的关键技术：

1、采用高可靠性和稳定性的进口光学元器件及驱动系统，并自主设计了设备的光路系统，研究了不用调整激光即可打印多种材料的技术，真正实现了一机多材。

2、设备风场结构设计合理，保证满幅面零件打印时无球化现象；自主研发循环过滤系统，具有双级过滤结构，可实现滤芯反吹清灰，滤芯使用寿命产超过1500 h，降低了设备维护及人工成本。

3、密封系统研发：成型缸和舱门独特设计，打印过程中气密性好，舱室内的氧含量*低可控制在80 ppm以下，保证了打印环境的稳定性和打印质量。

为提高生产效率，易加三维的制造工艺有以下特点：

a、设备铺粉车回程、刮粉、铺粉阶段速度可单设，单层铺粉时间≤8 s，兼顾效率和铺粉质量，有效保障零件制备效率。

b、*新研发的多激光模具打印设备更是大大提高了打印效率。

C、大层厚打印是提高效率的另一途径，目前易加三维已掌握层厚为100 μm的打印工艺，*高打印速度可达单激光50 μm层厚工艺的2.5倍，零件相对密度达99.99%以上。

D、针对进行模具嫁接打印或修复的需求，开发零件自动嫁接技术，使用3D扫描仪辅助进行金属件的检测和定位，嫁接精度可控制在0.05 mm以内，在保证复合制造零件稳定性的同时，大大降低复杂零件加工成本。

E、此外，已开发18Ni300、17-4PH、15-5PH、CX、316L和H13等材料的生产工艺用于模具生产。

降低成本 安全温度

模具打印成本主要包括：粉末、设备损耗、电力、保护气体、维保及耗材（未考虑厂房及运营等），当制备产品已经获得高效率的情况下，易加三维进一步通过减小耗气量、开发宽粒度粉末打印工艺、开放绝大部分维保项目降低设备维保成本等措施，使零件打印成本*低化。

易加三维从实际操作角度出发，充分考虑操作—打印—成品一体化流程的影响，研发出“一键打印”式设备操作系统，旋转触摸屏不仅省略了键盘鼠标等附件，且触摸屏固定框架的多重自由度可保证不同身高操作人员作业的便利性和舒适性。设备可选配手套箱、真空物料吸粉等配套方案，实现成形室内粉末回收再利用，减少人粉接触，保障操作人员职业健康。此外，设备配置激光防辐射玻璃和安全门锁等多重安全防护设计，可*大限度保证人员安全。

创新设计 提高效率

易加三维利用MPBF技术制备的拔火罐模具，改善了传统冷却水道与模具型腔表面距离不一致导致的注塑产品品质不佳的问题。该随形水路模具产品使得注塑周期缩短了35%，并将成品合格率由原来的85%提升至96%。

此外，因为有些注塑模具的内部结构具有深肋位置，限制了传统的水道布局，导致冷却周期较长，易加三维选择采用嫁接打印，增加了冷却水路。这种创新的水路设计，将内肋的冷却时间从35 s减少至26 s，效率提高了25.7%。同时，采用嫁接打印也使得模具的总体制作成本降低了46%，打印时间减少了50%。

金属3D打印技术为模具行业注入了新活力。不过，在取得成功的同时，新的需求和挑战也在考验着像易加三维这样在3D打印工业化应用道路上的开拓者们。他们仍需进一步优化3D打印模具技术，提高自动化程度，丰富打印材料体系，降低使用成本，为用户提供更优质的服务，帮助用户实现更大的价值。

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