快速模具制造技術發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢展望

周慧濤

（臺州學院，浙江 臺州318000）

快速模具制造技術作為一門新興的技術，使制造業(yè)的發(fā)展邁上了一個新的臺階，被譽為世界新時代發(fā)展的重要技術之一。快速成形與制造作為快速模具制造技術的基礎，廣泛應用于醫(yī)療、航空、家電和汽車制造業(yè)等行業(yè)。尤其在汽車制造業(yè)，其應用非常廣泛。

1 我國快速模具制造技術發(fā)展現(xiàn)狀和問題分析

近年來，我國快速模具制造技術快速發(fā)展，其技術水平與世界技術發(fā)展相適應，與發(fā)達國家的制造技術相接近。以汽車行業(yè)為例，在汽車行業(yè)飛速發(fā)展的今天，快速模具制造技術不僅被應用到小批量產(chǎn)品生產(chǎn)中，同時還在各種高端的新產(chǎn)品和高檔轎車新車型開發(fā)中得到應用。隨著科技的不斷發(fā)展，市場對快速模具制造技術提出新的要求，不僅要制造出符合市場需要的多樣化的產(chǎn)品，同時在工藝創(chuàng)新上也要不斷加強。

1.1 快速模具制造技術的現(xiàn)狀

在國內(nèi)市場上，主要有兩種快速模具制造技術被廣泛應用：一種是直接制模技術，一種是間接制模技術。這兩種技術發(fā)展程度不盡相同，在市場中的使用范圍也不同。發(fā)展較為成熟和使用最多的是間接制模技術。

1.1.1 間接制模技術

間接制模技術是通過CAD 技術進行數(shù)據(jù)分析和繪圖，使用RP 系統(tǒng)制作出實物模型和模具原型，在此基礎上進行金屬模具的復制。由于間接制模技術對制作過程中的工藝要求沒有直接制模技術復雜和精準，制造過程比較簡單，適應大批量生產(chǎn)需求，所以間接制模技術比直接制模技術在制造業(yè)的應用更為廣泛。

當然，在間接模具制造中，由于制造過程精準度不高，生產(chǎn)出的產(chǎn)品綜合性能較低，不能保證產(chǎn)品的質(zhì)量問題。同時在使用該方法進行生產(chǎn)時，有些過程需要配置污染處理器等裝置，缺乏大規(guī)模的生產(chǎn)環(huán)境和過硬的生產(chǎn)材料，從而加大了企業(yè)的生產(chǎn)成本。因而，雖然間接制模技術應用廣泛，但是它不能成為未來快速模具制造技術發(fā)展的主流。

例如：CEMCOM 公司的鍍鎳+陶瓷復合工藝（簡稱NCC 方法）。NCC 方法是建立在SLA 技術方法之上的。在SLA 方法制成的快速原型上加鍍一層鎳，再利用化學效應把鎳質(zhì)鍍層凝固陶瓷材料，再對原型進行分離，從而得到最終的模具。這種模具可以用在注塑模制造上。這種方法制作模具的精度較好，但其廢液污染比較嚴重，需要很長的電鍍工序時間。

1.1.2 直接制模技術

相對于間接制模技術，直接制模技術在產(chǎn)品制造過程中對于模具精準度的要求比較高。它將會成為未來模具制造技術的主流發(fā)展方向。直接制模技術是利用RP 系統(tǒng)把CAD 圖紙上的數(shù)據(jù)直接應用到生產(chǎn)出的模具上，并直接制造出相應的模具，所以該技術要求數(shù)據(jù)必須精確，也從而使生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量、性能均比較高，提高了模具使用壽命；同時生產(chǎn)工序比間接制模法簡單，縮短了生產(chǎn)周期，為企業(yè)節(jié)約了時間成本。當然，由于該技術在精準度上要求比較高，目前還難以在工廠大規(guī)模普及應用。

當前，直接制模法主要有：利用激光作為熱源的選擇性激光燒結法和激光生成法；利用等離子電弧作為熱源的熔積法；噴射成形的三維打印法。

實際中，已經(jīng)可以通過快速成形機進行模具的直接制作。快速成形機制作出的工件具有較好的機械性能，工件的模型和尺寸比較穩(wěn)定，這種快速成形件可以直接作為模具使用。TITAN 快速成形機在Stratasys 公司使用，其PPSF 制作工件比較堅硬，可以經(jīng)受300℃的高溫。如果在其表面噴涂清漆和高分子材料，就可用于砂型鑄造木模和低熔點合金快速制模工藝中。

1.2 快速模具制造技術領域的弊端

（1）應用快速模具制造技術的企業(yè)規(guī)模小，不能形成大規(guī)模應用。在我國，快速模具制造企業(yè)多為中小型企業(yè)，整體投入規(guī)模較小，沒有能力投入資金進行大規(guī)模發(fā)展和先進技術的研發(fā)、改造，從而導致企業(yè)不能大規(guī)模使用快速模具制造技術，一定程度上阻礙了其在市場中的發(fā)展進度。

（2）研究快速模具制造技術的單位較少，一定程度上阻礙了技術的發(fā)展。國內(nèi)目前研究快速模具制造技術的單位主要是科研院所、大專院校和高新技術企業(yè)。而專業(yè)的研究和生產(chǎn)該模具技術的企業(yè)少之又少，加之企業(yè)規(guī)模較小，導致快速模具制造技術發(fā)展緩慢，沒有能力支持快速模具制造技術的研發(fā)，阻礙了新的產(chǎn)品模具種類，不能滿足市場對新產(chǎn)品種類的需求。

在我國的汽車制造業(yè)，其新車型的研發(fā)和制造中，主要零部件的生產(chǎn)主要來自國外企業(yè)和國內(nèi)的外資企業(yè)，而國內(nèi)的快速模具制造企業(yè)的實力和規(guī)模不能滿足國內(nèi)市場需求，使快速模具制造技術的發(fā)展應用受到很大影響。

2 我國快速制模技術發(fā)展趨勢

快速制模技術在現(xiàn)代制造業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展中起著重要作用。而隨著科技的發(fā)展，市場對制模技術的要求必然越來越高。雖然間接制模技術被廣泛應用，但其模具精準度不高，綜合性能較低，無法滿足市場發(fā)展需求。直接制模技術雖然可以保證其數(shù)據(jù)準確，在質(zhì)量上比較穩(wěn)定，但其技術并不成熟，實際操作中很難控制模具的具體數(shù)據(jù)。所以，相關部門必須重視快速制模技術的發(fā)展，加大研發(fā)資金投入，研發(fā)出綜合性能較高、數(shù)據(jù)精準、生產(chǎn)工序簡單的快速制模技術，這是快速制模技術發(fā)展的必然趨勢，也是提高企業(yè)市場競爭力和增加經(jīng)濟效益的重要手段。

3 結語

快速制模技術將在制造業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。我國只有加大投入，迎頭趕上，才能在新一輪制造技術競賽中不被落下。也只有研發(fā)出適合我國國情和市場需要的制模技術，才能推動制造業(yè)的良性發(fā)展，提高企業(yè)經(jīng)濟效益，促進國民經(jīng)濟的整體快速發(fā)展。

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