3D打印會取代塑料注塑成型嗎？

     1. 塑料注射成型

     高分子材料（塑料、橡膠、纖維）及其復合材料，在現(xiàn)代制造業(yè)各大領域應用日益廣泛。高分子材料的加工成型與傳統(tǒng)金屬材料不同：金屬以切削成形為主，高分子以模塑成型為主。

     1.1 高分子材料加工成型的核心問題：精度如何保障？

     精密塑料制品是指具有嚴格的尺寸與形位公差和表面質(zhì)量精度要求的高端制品。汽車儀表盤、液晶屏導光板、醫(yī)療等塑料零部件由于具有復雜的幾何結構，必須采成型用精密注射。

     塑料加工成型過程中的比容積V、壓力P和溫度T之間的PVT特性關系，是模塑成型制品精度控制的科學基礎。首先，模腔尺寸與制品尺寸之差要由PVT關系確定；其次，充模成型過程中壓力P和溫度T的變化都會引起制品比容積V的變化；因此，只有準確掌握材料的PVT三者之間的函數(shù)關系，才能有效地設定和控制成型工藝參數(shù)，以獲得滿足精度要求的制品。

     1.2 怎么獲得準確的PVT參數(shù)呢？

     北京化工大學發(fā)明了一種高分子材料PVT關系在線測試儀，專利號：ZL200810227241.4。這種PVT在線測試方法和裝置，在測量原理和方法上創(chuàng)新采用薄壁錐桶形試樣取代圓柱體形試樣。與國外技術相比，具有兩大明顯優(yōu)勢：①反映比容積變化的位移量被放大20倍；②溫度和壓力變化響應快、分布均勻。

     1.3 塑料精密成型工藝新技術：可視化

     過去塑料成型屬于暗箱操作，通過仿真模擬成型過程，但是仿真結果與實際結果相差較大。現(xiàn)在采用潛望式光反射成像模具，利用超高速攝像機剖析瞬間充填行為以及可視化光源，創(chuàng)建模塑成型可視化試驗臺，觀測偏振光分析成型過程的應力變化。研究者可以清楚的看到成型過程的具體變化情況，研究轉(zhuǎn)為明箱操作。可視化的新技術將大大推動塑料成型技術的發(fā)展。

     對于均勻壁厚矩形側向特征結構腔熔體充填規(guī)律的研究就可以采用可視化的新技術研究方法。實驗制品整體厚度為3mm，在矩形長邊一側附帶厚度僅為1mm的小型矩形結構。可視化結果表明，采用雙澆口形式造成明顯的熔接痕缺陷。由于側向特征結構的存在，由靠近側向特征位置的澆口進入型腔的熔體在遇到小矩形結構時，熔體前鋒局部流動速度降低，使前鋒充填形狀由正常的涌泉擴散流動變得不再對稱。于是，兩股料流匯合時熔接線與熔體充填方向呈現(xiàn)夾角情形，夾角大小隨注塑成型工藝參數(shù)的調(diào)整而發(fā)生變化。

     對于壁厚不均勻矩形型腔熔體充填規(guī)律的可視化研究，結果表明，對于兩邊厚中間薄的制品結構特點，熔體流經(jīng)中間位置時流動阻力較大，出現(xiàn)明顯遲滯現(xiàn)象。在熔體到達型腔末端時，由于熔體遲滯流動形成的兩股料流最后相遇形成熔接痕缺陷。而由于熔體從澆口出來即進入薄壁區(qū)域，澆口尺寸與制品型腔薄厚尺寸相差無幾，同時熔體進入型腔后阻力增大，使得充填過程不容易產(chǎn)生噴射現(xiàn)象。

     2. 3D打印技術

     3D打印，即快速成型技術的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。

     3D打印在醫(yī)療、汽車、蠟像館、珠寶、鞋類設計等行業(yè)應用廣泛。

     3 為什么3D打印不能取代塑料注射成型？

     3D打印是未來發(fā)展的一個趨勢，那么，為什么3D打印不能取代塑料注射成型？

     對于塑料注塑成型，流道部分占物件總體積90%，一般用于大批量的簡單制品，生產(chǎn)效率高。但是，3D打印是采用逐層打印的方式構造物體，加工難度較大，成型效率較低，一般用于精細制品的制作。另外，工業(yè)級3D打印機精度高，但是對粉末或者溶液要求非常高，且耗材極其昂貴。因此，從材料和時間、成本來看，3D打印只是一種新的成型技術，但是不可能取代塑料注塑成型。

     在3D打印機上制作出來的注塑模具可取代用于短期產(chǎn)品和原型件。3D打印模具被用于生產(chǎn)原型件時，有助于找出設計問題，避免耗費大量資金制作設計不完善的鋁制或鋼制模具。