模具领域的3D打印技术应用实例

      【日经BP社报道】“松下在模具领域采用的是激光烧结积层法。虽然与主流技术方向不同，但我们在这种工艺中组合了切削加工技术”，松下产品制造本部生产技术开发中心生产技术研究所部门经理寺西正俊在2014年5月12日于东京举行的“3D打印论坛——走近改变世界的‘制造革新’实态”上登台，作为3D打印技术的应用实例，介绍了该公司在模具领域的举措。

       寺西表示，松下在模具领域采用激光烧结积层法，是为了通过模具加工的革新来实现国际竞争力强的模具。不过，激光烧结积层法虽然具有与传统模具加工方法相比形状制约少（形状自由度高）的优点，但也存在加工精度和粗糙度（均为100μm左右）不能充分满足需求的问题。

       于是，松下创造出了组合使用切削加工技术的新工艺（积层复合加工）。具体方法是，先通过激光烧结方式层叠相当于刀具颈下长度的厚度，再使用刀具以机械方式切削出轮廓。然后反复进行这样的层叠和切削，直到形成想要的形状。寺西介绍说，“这种加工方法就像是用干式切削法（不使用切削油的切削方式）切去毛边，因此切削负荷并不大”。这种方法可使加工精度细致到10μm、表面粗糙度细致到5μm。

　 　 可在模具设计制作、成型周期和量产启动方面产生效果

       据寺西介绍，采用积层复合加工技术可带来以下效果。首先，采用这种工艺可以制造出复杂的一体形状，无需分割为多个部件，也不需要放电加工。这样，在模具设计、电极设计、通过CAM制作加工数据及加工等工序中，可以进行一些简化和省略。在某些案例中，所需时间能比传统工艺缩短62％。

       第二个效果是，新工艺可提高形状自由度，因此可将设在模具内的通水孔（水管）改成立体的（三维水管），而不是以前的平面型（二维水管）。这样便可在需要冷却的位置进行有效冷却，所以能使模温达到均匀状态，还能提高模具的冷却性能，从而缩短成型周期（向模具注射受热熔融的树脂然后等待其冷却、最后取出成型品的周期）。据介绍，在某些案例中，成型周期甚至能缩短30％。

       还有一个效果是可改善模具的成型品质。具体来说，借助前面提到的三维水管的模温均匀化效果，可减少成型时的模具弯曲或变形；而且，粉末烧结品因其多孔质结构而具有通气效果，因此可提高模具的树脂填充性。寺西表示，为了保证量产时成型品质达到稳定，建立量产体制需要一定时间，而模具品质的提高可缩短这一时间。（记者：富冈 恒宪，NikkeiTechnology）