模具企業應用3D打印技術能夠降低成本！

降低成本、提高質量、提高效率的實踐是模具企業不斷增強競爭力的必由之路，基于選擇性激光熔化工藝的3D打印技術為實現這些目標提供了新的可能性。通過使用3D印刷的異形水路和航線，在整個注射成型周期中提高模具質量和降低成本已被業界普遍接受。

然而，由于用戶最初對粉末性能和成本的擔憂以及缺乏模具制造行業的應用知識，添加劑制造在模具制造領域的應用速度仍然很慢。通常模具廠商風險意識很強，在生產注塑模具時也需要保持成本最低的優勢，所以模具廠商承受著相當大的壓力。如果在模具中使用添加劑制成的模芯，其優勢是明顯的，但同時也增加了一定的成本。那么，能否應用3D打印技術，降低模具整體成本呢？當然！嫁接印刷技術應運而生。

在“嫁接印花在金屬添加劑制造中的應用”研討會上，GF加工方案分析了嫁接印花、嫁接印花基材和熱處理的應用意義和面臨的挑戰，并通過監控分享了嫁接印花的新方法和應用案例。該方法對于實現嫁接3D打印件與原模具的精確對接，保證嫁接模具的質量具有重要意義。

嫁接印刷是指在現有材料上完成零件添加劑的制造過程，而不是從頭開始。基板一般是通過銑削和還原材料制造的，而3D打印在上面的部分是通過添加材料制造的。因此，也有人把這種制造方法稱為混合制造。

在客戶應用方面，對嫁接印花的需求從未停止過，并且呈上升趨勢。嫁接印花最初的發展是為了降低成本。比如在模具行業，3D打印保形水路只用于一些需要優化水路的部位，而傳統的直水路則用于沒有積熱的部位。這種混合制造可以有效降低模具的制造成本。

隨著3D打印的應用類型越來越多，一些模具制造用戶意識到，如果使用3D打印來制造大而密的結構，不僅打印時間長，而且內應力集中，因此零件中的大而密的結構更適合進行減料加工。所以對于這類零件，3D打印只在必要的部位使用，也就是嫁接打印非常流行。

/兩種不同的材料可以嫁接在一起嗎？

懂焊接技術的用戶可以理解，用于嫁接印刷的基材和嫁接材料應該是同一種材料。但是實際使用中還是有很多困難。因為傳統材料的品牌很多，比如鋼鐵，但是能用于金屬3D打印的材料很少。所以不同鋼種嫁接后的強度能否滿足要求，成了客戶的一大疑問。

粉床3D打印需要用基材制造。其實基材的使用也是一個嫁接印刷的過程，只是嫁接的基材比較大，比較平整。

理論上，當基板和零件采用相同的材料制成時，材料經過加熱和冷卻后的收縮是一致的，零件不會開裂。但是，實踐和理論是有區別的。例如，當印刷不同的鋼和超合金時，可以使用鋼基材，這意味著在3D印刷期間，大多數鋼和可用的超合金之間的收縮率幾乎沒有差異。

在嫁接印花領域，這個理論也是可以應用的。理論上并不認為只有相同的材料才能嫁接在一起。其實兼容的材料范圍更廣。

/定位。

嫁接印花的技術難點在于定位。3D打印的工作區域要與承印物完全重合，否則會錯位。如果零件內部有流道，錯誤的定位會導致流道錯開，從而導致零件達不到設計要求。對于要求高的零件，只有尺寸公差小于0.1mm時，才是有效的嫁接。

嫁接印刷過程中，除了XY方向的定位精度外，Z軸的定位總是容易被忽略。在嫁接印刷上做了一些探索工作的用戶開發的嫁接方法大多只考慮了XY方向的定位，對于Z軸的定位缺乏科學有效的手段，主要依靠目測和手感。

嵌入深度定位不準確還是個小問題。裂縫和漏水大部分是由于基板的平面度沒有調整好，導致嫁接后局部位置融合和應力集中導致疲勞失效的問題。

接下來，簡單介紹了幾種常見的嫁接印刷品定位方法。

四種常見的定位方法。

具有R&D能力的制造用戶開始自行開發解決方案。目前主流的方法有四種，分別是真空焊接、標記定位、膠水定位和夾具定位。

/真空焊接。

焊接是最直觀的解決方案開發思路。焊接作為最傳統的連接兩個零件的方式，自然成為最簡單的解決方案。

在眾多焊接方法中，真空焊接的應用較為成熟。兩部分通過高溫高壓融合在一起，強度和精度得到很好的保證。然而，真空焊接的缺點是，在通過機械壓力結合之前，兩個部件都需要具有大的平行平面。如果零件的結構不能滿足要求，如尖頂，不能用真空焊接進行焊接。而且真空焊接只能焊接一層，如果是多層結構，一般會出現疲勞問題。

/標記定位。

標記定位法是用標記器將基體表面涂黑，然后安裝到設備上，用激光燒結一層，不撒粉。燒結部分的顏色由于受熱揮發，金屬原有的顏色漏出，沒有燒結的地方還是黑色。通過不斷調整位置，最終完成定位。

標記定位與其說是定位方法，不如說是驗證方法。用戶通過窮舉法不斷驗證設計位置，完成定位。雖然略顯笨拙，但非常有效。這種在艱難時期具有革命性浪漫氣息的解決方案，在嫁接印花的最初發展中做出了巨大貢獻。其定位精度和效果顯著，很多用戶仍在使用這種方法。

/膠水定位法。

標記定位法雖然有效，但效率太低。印刷部分一旦嫁接，勞動強度大。為了解決這個問題，實現基板的快速定位，膠水定位法應運而生。

首先，把基質和要嫁接的部分考慮為一個部分。制作一個三維模型，用這個模型在基板上只打印1-2層，這樣基板底面的外輪廓就會留在基板上(其實是實心的，但這種定位方法只需要輪廓)。然后，將基板粘在基板上，與此輪廓重合。嵌入找平后，從嫁接層印刷設備完成定位。

這種定位方法的優點是，將兩個零件視為一個零件，不需要重復調整，一次操作就可以完成定位，降低了大量的工作強度。

/夾具定位方法。

在材料還原加工和測量領域，零位是一個基本概念。夾具也是在零定位基礎上發展起來的成熟定位工具。

升降平臺上3D打印機的基板中心也是XY=0的位置。然后XY定位可以通過設計專用夾具來完成。特別是在一些嫁接印刷部件的量產領域，自主研發的夾具比例非常高。而且夾具直接用3D打印機打印，可以一次定位，重復使用。