注塑成型是3D打印正在努力取代的更傳統(tǒng)的制造技術(shù)之一——至少在某些應(yīng)用中是這樣，但3D打印可能永遠(yuǎn)不會完全取代它，而是與它一起作為補充技術(shù)使用。例如，3D打印已經(jīng)顯示出它對注塑成型的價值，因為它是一種更便宜、更快捷的工具制造方法。在題為《Tooling for Injection Molding Using Laser-Powder Bed Fusion（使用激光粉末床融合的注塑成型工具）》的論文中，路易斯維爾大學(xué)的一位名叫Mohith Ram Buxani的學(xué)生仔細(xì)研究了使用3D打印來創(chuàng)建注塑成型工具。

　　注塑行業(yè)一直遭受高成本和長工具制造周期的困擾。3D打印是創(chuàng)建工具的另一種方法，可以節(jié)省時間和金錢。

　　“有各種研究接近3D打印路線以制造用于注射成型的工具?！盉uxani說，“此外，還有一些研究涉及使用模擬來評估零件設(shè)計。然而，有最低限度的研究發(fā)現(xiàn)將這些觀點結(jié)合在一起并評估了L-PBF（激光 - 粉末床熔合）制造模具的性能。因此，本研究承擔(dān)了將每個行業(yè)的個人專業(yè)知識整合在一起以創(chuàng)建供應(yīng)鏈協(xié)作的挑戰(zhàn)。”

　　Buxani的研究小組使用各種材料和機器3D打印多種注塑成型工具，這些材料和機器具有良好的機械性能。該研究的重點是使用實驗和模擬評估L-PBF制造的模具，檢查幾個類別：后加工、零件設(shè)計、材料設(shè)計和保形冷卻通道。該研究的第一部分使用注塑成型實驗和計算機輔助模擬來了解單面L-PBF制造的模腔對注塑成型部件質(zhì)量和成型材料成分的影響。該研究的下一部分使用實驗和模擬來評估L-PBF制造的具有保形冷卻通道的核心和腔體工具。

 在研究的第一部分中，選擇橢圓形鑰匙鏈形式的模腔。使用17-4 PH不銹鋼對模具進(jìn)行3D打印。使用物理注塑工藝和計算機模擬進(jìn)行試驗，使用印刷模具的一個版本，以及已經(jīng)加工的模具，使用機加工模具大大改善了注塑件。實驗還得出結(jié)論，具有薄壁的部件傾向于更快地冷卻并且在凹痕和翹曲方面實現(xiàn)更好的部件質(zhì)量。在計算機輔助模擬中可以準(zhǔn)確地預(yù)測凹痕和翹曲的位置，但是它們的大小沒有得到很好的描述。

　　另一個結(jié)論是3D打印模具可以比傳統(tǒng)制造的模具更快地識別零件設(shè)計，聚合物材料成分和模擬方法的改進(jìn)。

　　在第二組實驗中，將共形冷卻通道3D打印到工具中。

　　“在傳統(tǒng)制造中，傳統(tǒng)的冷卻通道是內(nèi)置于注塑模具插件中的直孔通道，以減少冷卻時間并提高零件質(zhì)量的溫度均勻性，”Buxani表示?！叭欢?，傳統(tǒng)制造中的設(shè)計限制并不總是允許傳統(tǒng)的冷卻通道均勻地冷卻復(fù)雜的部件?！?/p>

　　增材制造使得能夠生產(chǎn)具有共形冷卻通道的模具嵌件，冷卻通道是遵循零件幾何形狀的冷卻通道孔，以更加均勻的方式冷卻零件。研究團(tuán)隊3D打印了兩個腔側(cè)模具，在不同深度處具有共形冷卻通道：8 mm和4 mm。使用實驗和模具填充模擬評估這些模具。仿真表明，共形冷卻通道設(shè)計影響了零件的表面溫度分布。然而，模擬表明在最厚區(qū)域的中心溫度下共形冷卻通道沒有減輕。對于這些特定的模具設(shè)計，在部件質(zhì)量或冷卻方面沒有明顯差異，并且采用了共形冷卻通道，其他設(shè)計仍需要進(jìn)行測試。