專訪上海毅速：深挖3D打印金屬模具，做產(chǎn)業(yè)鏈的變革者

南極熊導讀：目前,，金屬模具已經(jīng)成為3D打印技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的重要應用方向,，3D打印常被用于制造注塑模具,、輪胎模具,、鞋模等，這些模具可用于大批量地生產(chǎn)塑料制品,、輪胎,、鞋底,、汽車金屬零件等等。由于3D打印金屬模具可以在內(nèi)部設計隨形冷卻的水路,，解決傳統(tǒng)直孔冷卻水路冷卻不均這一瓶頸問題,，大幅縮短模具冷卻時間，提高生產(chǎn)效率,，因此成為模具行業(yè)的重要發(fā)展趨勢之一,。

然而，在前幾年的應用過程中,，3D打印模具仍然存在一些問題亟待突破,，如今這項技術(shù)和應用進展如何了？

2023年11月,，南極熊對上海毅速激光科技有限公司副總經(jīng)理王利軍先生進行了專訪,。

△上海毅速激光科技有限公司副總經(jīng)理王利軍

01
要做好3D打印模具必須研發(fā)新材料

上海毅速成立于2007年，早期主要從事模具相關(guān)的制造業(yè)務,。隨著金屬3D打印技術(shù)的日漸成熟,，隨形冷卻水路為金屬模具的制造帶來了新的發(fā)展方向。2018年,，上海毅速開始研究金屬3D打印在模具領(lǐng)域的應用,，并以用途最為廣泛的注塑模具為切入點，通過為模具設計隨形冷卻水路并3D打印制造的方式來改進注塑模具,。

△3D打印隨形冷卻模具設計圖

看到新設計的3D打印隨形冷卻模具大幅縮短了注塑冷卻時間，王利軍團隊喜出望外,，然而在后期的測試和使用過程中,，王利軍發(fā)現(xiàn)3D打印的模具固然提高了效率，但是模具在耐腐蝕,、耐疲勞等方面并不盡如人意,，傳統(tǒng)的注塑模具壽命可達50萬模次（生產(chǎn)50萬個塑料零件），但3D打印的模具壽命僅在10萬模次左右,。

△上海毅速為汽車廠3D打印的隨形冷卻模具

王利軍告訴南極熊：“要想提高3D打印模具的壽命,，必須研發(fā)新的材料。好的3D打印模具鋼材料需要具備六方面的性能：

① 打印性能好,；
② 導熱性能好,，冷卻速度快；
③ 力學性能好,；
④ 耐磨性好,；
⑤ 耐腐蝕（冷卻水路中的冷卻水容易導致銹蝕、堵塞,、失效）,；
⑥ 耐疲勞壽命（壽命必須長）,。”

在進入行業(yè)一年多之后,，上海毅速開始著手開發(fā)新材料,。然而，開發(fā)新材料并不容易,，需要深厚的學術(shù)背景和大量的研究試驗,，全靠企業(yè)的力量很難取得又快又好的結(jié)果。王利軍曾在上海模具技術(shù)協(xié)會擔任副會長,，跟上海交大有著良好的合作基礎(chǔ),，這為開發(fā)模具專用的3D打印材料開辟了道路。

王利軍表示：“經(jīng)過近兩年的努力,，我們研發(fā)出了專為3D打印而設計的多款金屬粉末材料,，包括EM201®高導熱不銹鋼粉末、EM191S™ 高拋光不銹鋼粉末,、EM191™ 高耐磨不銹鋼粉末等,。這些材料從不同維度上提升了傳統(tǒng)打印材料的性能，在根本上解決了模具行業(yè)因材料缺乏而不能廣泛采用增材制造的痛點,，加速了金屬增材制造技術(shù)的應用推廣進程,。特別是EM201®高導熱不銹鋼粉末，已獲得了中國和歐洲發(fā)明專利授權(quán),�,！�

數(shù)據(jù)顯示，EM201®這款材料的導熱系數(shù)高達80 W/m℃,，約為普通模具鋼的4倍,。此外，該材料在韌性,、硬度和抗開裂等整體性能方面也表現(xiàn)得十分出色,。當與3D打印隨形水路搭配使用時，其導熱效果可媲美鈹銅,，從而為企業(yè)提質(zhì)降本增效提供了新途徑,。

王利軍表示：“在實際應用中，EM201®這款新材料的效果受到了廣泛認可,。如在電子煙制造方面,，我們今年的一家客戶，采用普通材料,，模具冷卻時間為14s,，用EM201®材料，模具冷卻時間降到7s，設計結(jié)構(gòu)相同,，但冷卻效率提升50%,。僅這一套模具，一個月的產(chǎn)能就提升了13萬件,，在行業(yè)內(nèi)一炮打響,。而且對于大部分注塑產(chǎn)品，采用EM201®材料制造的模具的壽命也可以達到幾十萬模次�,，F(xiàn)在有越來越多的企業(yè)想采用這款材料,，為此我們在加緊擴大產(chǎn)能�,！�

對于快速消費品包裝,、醫(yī)療用品耗材、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域,，產(chǎn)品的需求量往往高達幾百萬甚至幾千萬件,，對于效率的追求一直是永恒的話題。這正好為毅速EM201®材料提供了發(fā)揮其價值的機會,。

02
向更高要求的3D打印壓鑄模具進發(fā)

相比于注塑模具,，壓鑄模具對于材料的要求更高。注塑模具的工作溫度為200-300℃,，模具表面溫度為100℃多,。而以壓鑄鋁合金件為例，鋁液溫度高達600℃,，壓鑄模具的表面溫度也達到400℃左右,。因此，兩種模具對原材料的要求完全不一樣,，研發(fā)3D打印壓鑄模具的材料更加困難,。

王利軍表示：“上海毅速目前還研發(fā)了一款用于壓鑄模具的新材料EM213，這款材料性能更好,，已經(jīng)進行了一些試用，適當?shù)臅r候我們將推向市場,�,！�

△上海毅速3D打印壓鑄模具和EM213粉末

王利軍指出：“除了注塑和壓鑄模具，3D打印在吹塑模具,、擠塑模具,、熱壓模具等細分領(lǐng)域，都有很大的應用空間和潛力,，不過市場還需要慢慢培育,。”

03
研發(fā)模具專用3D打印機

通過過去幾年3D打印在模具行業(yè)大量的應用和拓展，王利軍發(fā)現(xiàn)好的原材料,、好的工藝,，也離不開裝備的平臺，3D打印機是一個載體,，能把新材料和打印工藝融合在載體上,。三者密不可分、協(xié)同發(fā)展,，裝備也要契合模具打印細分方向,。

王利軍表示：“公司正在研發(fā)模具專用設備，2024年將正式推出,。我們的設備為雙激光金屬機,，采用進口的激光器、振鏡系統(tǒng),，并經(jīng)過特定的改進之后,，能夠滿足長期穩(wěn)定、高效率的生產(chǎn)任務需求,。設備在操作,、成型效率、成型品質(zhì)等方面均具有獨特優(yōu)勢,。我們要將材料,、設備、工藝三者融合在一起,，形成模具行業(yè)的專用解決方案,，嵌入到行業(yè)轉(zhuǎn)型升級中，加速世界向增材制造的轉(zhuǎn)變,�,！�

據(jù)南極熊了解，上海毅速已經(jīng)安裝了20+臺金屬3D打印機,，同時為了滿足客戶需求,，正在廣東規(guī)劃建設一個新工廠，將裝機50臺金屬3D打印機,，首批將投放15臺,，預計每年生產(chǎn)幾千上萬件模具工件。

END

在南極熊看來,，3D打印機經(jīng)歷了通用機時代的發(fā)展,，如今正在向各個細分領(lǐng)域深入，匹配細分應用市場的特殊需求,。無論是航空航天,、齒科、醫(yī)療、模具,、一般工業(yè),，每個領(lǐng)域?qū)τ诖蛴�機的成型尺寸、打印效率,、零件性能,、產(chǎn)品認證、使用成本等方面均有不同的需求,，主動去迎合細分市場是當前的發(fā)展趨勢,，而上海毅速正在深挖模具這個領(lǐng)域，成為產(chǎn)業(yè)鏈的變革者,。