3D打印會取代塑料注塑成型嗎？
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發表時間：2022-12-30 14:16:21
1. 塑料注射成型
高分子材料（塑料、橡膠、纖維）及其復合材料，在現代制造業各大領域應用日益廣泛。高分子材料的加工成型與傳統金屬材料不同：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量精度要求的高端制品。汽車儀表盤、液晶屏導光板、醫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三者之間的函數關系，才能有效地設定和控制成型工藝參數，以獲得滿足精度要求的制品。
1.2 怎么獲得準確的PVT參數呢？
北京化工大學發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展。
對于均勻壁厚矩形側向特征結構腔熔體充填規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夾角情形，夾角大小隨注塑成型工藝參數的調整而發生變化。
對于壁厚不均勻矩形型腔熔體充填規律的可視化研究，結果表明，對于兩邊厚中間薄的制品結構特點，熔體流經中間位置時流動阻力較大，出現明顯遲滯現象。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生噴射現象。
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打印在醫療、汽車、蠟像館、珠寶、鞋類設計等行業應用廣泛。
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品和原型件。3D打印模具被用于生產原型件時，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。
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