快速原型技术在模具制造中的应用

6.3.5　快速原型技术在模具制造中的应用

1．快速制模铸造

将需铸零件的CAD模型转换为快速模壳制造，按模壳每层截面的几何形状生成陶瓷模壳然，后按快速熔模铸造方法即可快速制造金属零件。此外，可将快速原型技术制作生成的样件作为铸造模具的原模，实现零件的快速铸造。其过程为：零件CAD三维设计→计算流体动力学分析（CFD）→LOM模型制造→熔模铸造金属零件。

2．快速模具制造

传统的模具制造方法周期长、成本高，一套简单的塑料注塑模具其价值也在10万元以上。设计上的任何失误反映到模具上都会造成不可挽回的损失。快速原型技术可精确制作模具的型心和型腔，也可直接用于注射过程制作塑料样件，以便发现和纠正出现的错误。

美国爱达荷国家工程与环境试验中心采用快速凝固工艺即RSP技术实现了注塑模具的快速经济制造。该方法采用快速原型技术制作的样件作为母体样板，通过喷涂到母体样板的金属或合金熔滴的沉积制造模具。其工艺过程为：熔融的工具钢或其他合金被压入喷嘴，与高速流动的惰性气体相遇而形成直径约0.05mm的雾状熔滴，喷向并沉积到母体样板上，复制出母样的表面结构形状，借助脱模剂使沉积形成的钢制模具与母样分离，即可制出所需模具。

母体样板使用的材料取决于喷涂其上的合金材料。对于喷涂工具钢来说，可选用陶瓷材料，类似材料还有铝氧粉和氧化锆可供选择。该方法制作精度高（喷涂工具钢时最小表面涂层可达0.038mm，制造精度可达±0.025mm～±0.05mm）、时间短（普通模具一周之内即可成型）、造价低（一般为传统模具制造费用的1/2～1/10）。图6-19为其工作流程示意框图。

图6-19　采用RP技术的产品开发流程图

3．快速铸造模具

以聚碳酸酯为材料，用SLS快速制出母型，并在母体表面制出陶瓷壳型，焙烧后用铝或工具钢在壳内进行铸造，即得到模具的型心和型腔。该方法制作周期不超过4周，制造的模具可生产250 000个塑料制品。