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(huì)完全取代它，而是與它一起作為補(bǔ)充技術(shù)使用。例如，3D打印已經(jīng)顯示出它對(duì)注塑成型的價(jià)值，因?yàn)樗且环N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(shí)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(píng)估零件設(shè)計(jì)。然而，有最低限度的研究發(fā)現(xiàn)將這些觀點(diǎn)結(jié)合在一起并評(píng)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(gè)行業(yè)的個(gè)人專業(yè)知識(shí)整合在一起以創(chuàng)建供應(yīng)鏈協(xié)作的挑戰(zhàn)?！?/p>

　　Buxani的研究小組使用各種材料和機(jī)器3D打印多種注塑成型工具，這些材料和機(jī)器具有良好的機(jī)械性能。該研究的重點(diǎn)是使用實(shí)驗(yàn)和模擬評(píng)估L-PBF制造的模具，檢查幾個(gè)類別：后加工、零件設(shè)計(jì)、材料設(shè)計(jì)和保形冷卻通道。該研究的第一部分使用注塑成型實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)輔助模擬來了解單面L-PBF制造的模腔對(duì)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(shí)驗(yàn)和模擬來評(píng)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(duì)模具進(jìn)行3D打印。使用物理注塑工藝和計(jì)算機(jī)模擬進(jìn)行試驗(yàn)，使用印刷模具的一個(gè)版本，以及已經(jīng)加工的模具，使用機(jī)加工模具大大改善了注塑件。實(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)更好的部件質(zhì)量。在計(jì)算機(jī)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(gè)結(jié)論是3D打印模具可以比傳統(tǒng)制造的模具更快地識(shí)別零件設(shè)計(jì)，聚合物材料成分和模擬方法的改進(jìn)。

　　在第二組實(shí)驗(yàn)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(shí)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(jì)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。”

　　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(duì)3D打印了兩個(gè)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(shí)驗(yàn)和模具填充模擬評(píng)估這些模具。仿真表明，共形冷卻通道設(shè)計(jì)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(duì)于這些特定的模具設(shè)計(jì)，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(jì)仍需要進(jìn)行測試。