进来聊聊：3D打印与注塑成型工艺

随着时代的发展和生产力的变革，传统与现代，传承与创新也体现在现代日趋多样化的生产方式上。在过去的半个世纪里，拥有质量高、成本低、速度快等特点的机械加工和注塑成型工艺等传统制造技术，被奉为大批量生产的工业标准。如今，随着缩减产品生产周期需求和人们对产品个性化需求的日益高涨，给了新的制造技术崭露头角的机会。以注塑成型为代表的传统生产方式在坚守标准，而以3D打印为代表的新型生产方式则在展现增材制造能力。二者常常被拿来比较，本文将浅谈两种技术。

成型原理

 注塑成型工艺始于20世纪20年代，已有近百年的发展历史，是目前使用非常广泛、成熟的工业制造技术。其是指在一定温度下，通过螺杆搅拌完全熔融的塑料材料，用高压射入模腔，经冷却固化后，得到成型品的方法。

3D打印的概念起源于上个世纪80年代，并于上世纪90年代中期，正式进入人们的生活当中。这是一种快速成型的技术，它以数字模型文件为基础，运用粉末状金属/塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

工艺流程

注塑成型工艺过程主要包括填充——保压——冷却——脱模等四个阶段，这四个阶段直接决定着制品的成型质量，而且这四个阶段是一个完整的连续过程。

3D打印则可以实现一体成型，无需组装，即可呈现最终产品。

优劣势分析

注塑成型优势

•成型时要先锁紧模具后才将熔料注入，加之具有良好流动性的熔料对模腔的磨损很小，因此一套模具可生产大批量注塑制品。

•成型过程的合模、加料、塑化、注射、开模和脱模等全部成型过程均由注塑的动作完成，从而使注塑工艺过程易于全自动化和实现程序控制。

•通过共注可成型多于一种以上的材料，可有效地成型表皮硬而心部发泡的材料，可以成型热固性塑料和纤维增强塑料。

•生产效率高，二套模具可包含数十个甚至上百个型腔，因此一次成型即可成型数十个甚至上百个塑件。

•成型塑件仅需少量修整即可使用，在成型过程中产生的废料可以重复利用，因此，注塑成型时对原料的浪费很少。

注塑成型的缺点

•注塑成型的关键器具是模具，但模具的设计、制造和试模的周期很长，投产较慢。

•由于冷却条件的限制，因此对于厚壁且变化又大的塑件成型较困难。

•由于注塑机和注塑模的造价都比较高，因此启动投资大，故不适合小批量塑件的生产。

•成型制品的质量受多种因素限制，因此对技术要求较高，掌握的难度较大。

3D打印优势

•节省材料，不用剔除边角料，提高了材料的利用率，通过摒弃生产线而降低了成本。

•能做到较高的精度和很高的复杂程度，可以制造出采用传统方法制造不出来的、非常复杂的制件。

•不需要传统的刀具、夹具、机床或任何模具，就能直接把计算机中的任何形状的三维CAD图形生成实物产品。

 •可以自动、快速、直接和比较精确地将计算机中的三维设计转化为实物模型，甚至直接制造零件或模具，从而有效地缩短了产品研发周期。

•无需集中的、固定的制造车间，具有分布式生产的特点。

•能在数小时内成型，让设计人员和开发人员实现从平面图到实体的飞跃。

3D打印的缺点

•3D打印仍是比较昂贵的技术。由于用于增材制造的材料研发难度大、而使用量不大等原因，导致3D打印制造成本较高。

•在规模化生产方面尚不具备优势，所以，对于生产有大量刚性需求的产品来说，具有规模经济优势的大规模生产仍比重点放在个性化、定制化的3D打印生产方式更加经济。

•打印材料受到限制。3D打印技术的局限和瓶颈主要体现在材料上。目前，打印材料主要是塑料、树脂、石膏、陶瓷、砂和金属等。

•精度和质量问题。由于3D打印技术固有的成型原理及发展还不完善，其打印成型零件的精度、物理性能及化学性能等很多不能满足实际使用要求，不能作为功能性零件，只能做原型件使用，从而导致其应用大打折扣。

3D打印是否会取代注塑成型？

3D打印作为新兴制造技术的代表，势头正盛，引发越来越广泛的关注和应用，注塑成型是传统且较为成熟的生产方式，创新空间有限，由此引发关于3D打印是否会取代注塑成型工艺的讨论。

对于大规模生产的普通易耗品，更多的依赖批量化生产，3D打印并不会全部替代模具，只会使模具产业加快升级步伐，变得更为简单、方便、快捷、实用。对于高端工业品，材料、工艺才是核心竞争力所在，时间成本也往往大于人力成本。

通过3D打印制作出来的注塑模具可取代用于短期产品和原型件。3D打印模具被用于生产原型件时，有助于找出设计问题，避免耗费大量资金制作设计不完善的铝制或钢制模具。

互为补充 共同完善制造业体系

3D打印技术相对传统制造技术而言是一次重大的技术革命。它能够解决传统制造业所不能解决的技术难题，对传统制造业的转型升级和结构性调整将起到积极的推动作用。但传统制造业所擅长的批量化、规模化、精益化生产，恰恰是3D打印技术的短板。因此，3D打印技术本身不能取代传统制造业，也不是要取代传统制造业，而是要为传统制造业的创新发展注入新鲜动力，成为传统制造业的有益补充。

注塑成型延续批量化制造的优越性，3D打印为小批量、个性化制造敞开了大门。“主流”和“非主流”的生产方式满足现代生产的不同需求。二者各有利弊，适用范围不尽相同，现今阶段，二者并非取代与被取代的关系，而是互为补充，填补制造短板与缺陷，完善制造体系。在具体选取中，可根据产品需求数量、成型难度、材料特性等因素综合考虑。