集成了反應式注射成型工藝的模具3D打印機

幾乎所有的3D打印技術(shù)都能夠在模具制造領域中找到應用的切入點，例如通過選擇性激光熔化（SLM）技術(shù)3D打印注塑模具中的隨形冷卻通道,，通過數(shù)字光處理（DLP）技術(shù)3D打印熔模鑄造的母模，以及通過光固化（SLA）技術(shù)或Polyjet技術(shù)快速制造小批量的注塑模具,。目前這些應用皆是在完成模具的3D打印之后,，將模具交付給生產(chǎn)線進而使用這些模具制造出最終的產(chǎn)品。南極熊覺得,，當3d打印技術(shù)和傳統(tǒng)成型工藝相結(jié)合以后才能更好的融入制造業(yè),。

美國的一家創(chuàng)業(yè)企業(yè)Collider公司則在3D打印模具的基礎上多邁出了一步，將反應式注射成型工藝集成在了其Orchid 3D打印機中,，實現(xiàn)從液體材料到成品塑料零部件的一站式自動化解決方案,。究竟這臺多功能的3D打印機有哪些獨特之處？

一臺設備實現(xiàn)模具3D打印和塑料零部件成型

特殊的工藝
Collider公司把Orchid 3D打印機所擁有的技術(shù)稱為“可編程模具”技術(shù),。Orchid 3D打印機基于一種連續(xù)數(shù)字光處理3D打印技術(shù)（continuous DLP）,，該技術(shù)以較快的速度通過UV光源將光敏樹脂材料進行固化成型，3D打印出一個中空的薄壁模具,。Orchhid 3D打印機的構(gòu)建體積為380mm*215mm*380mm,，每小時可打印的模具高度為7cm, Collider的目標為36cm/小時。

圖片來源：Collider

接下來, Orchid會自動啟動反應式注射成型工藝來完成塑料零部件的制造任務,。那么,，這項任務是如何完成的呢？首先,，讓我們簡單了解一下反應式注射成型工藝,。

反應式注射成型是一種工業(yè)成型加工工藝,，這種方法所用的注射原料不是聚合物，而是將兩種或兩種以上液態(tài)單體或預聚物,，以一定比例分別加到混合頭中,，在加壓下混合均勻，立即注射到模具中,，在模具內(nèi)聚合固化,，定型成塑料制品。由于所用原料是液體,，用較小壓力即能快速充滿模腔,，所以降低了合模力和模具造價。

圖片來源：Collider

Orchid 中的反應式注射成型工藝也采用了類似的原理,，當模具的3D打印完成之后,，Orchid 3D打印機的打印床會升起，通過打印床中的孔注塑材料從雙組分的樹脂混合系統(tǒng)中流入到模具中,，在模具中發(fā)生固化成型,，同時空氣控制系統(tǒng)保證反應式注射成型過程中沒有氣穴或變形。由此,，Orchid設備可以自動完成模具的3D打印以及后續(xù)的注射成型工藝,，在整個過程中，對人工的依賴極少,，僅是在完成注射成型之后,，由人工去除成型的零部件，通過熱水沖洗去除外殼,，從而得到一個完全致密的塑料零部件,。

解決了什么市場痛點?
那么，像Orchid 這樣一個特殊的3D打印機與傳統(tǒng)的模具制造和反應式注塑成型工藝有什么不同之處呢,？Collider公司研發(fā)這樣的設備又抓住了哪些市場需求呢,？

Collider 公司通過與制造業(yè)用戶的溝通了解到，通過傳統(tǒng)模具制造和反應式注塑成型工藝大規(guī)模生產(chǎn)塑料零部件的工作往往進行的比較順利,，可是在制造小批量的塑料零部件時,，他們會被高成本和交貨期長的問題所困擾。

針對這個問題Collider公司推出了Orchid 這種特殊的解決方案,，Collider公司還以汽車尾燈為例算了一筆賬,，以往生產(chǎn)10個尾燈大約耗時11天，每個尾燈的成本約為259.40美元,，如果用Orchid設備制造單個汽車尾燈的時間為2個小時,，單件成本為5.44美元。

靈活的材料解決方案
對于零部件注射成型所需的材料,，原則上市場上已有的注射成型材料均可以為Orchid設備所用,，對于這些已經(jīng)應用成熟的注射材料Collider 公司無需花費過多精力對材料進行驗證,。Collider 公司開發(fā)了一款APP，通過APP 用戶將會找到豐富的注射材料,，這些材料都是第三方的材料制造商所提供的,。當然，Collider公司在材料入住APP平臺中之前,，會對材料樣品進行簡單的測試,，一旦測試合格即可成為Orchid設備可用的材料。

圖片來源：Collider

Collider公司最早的材料合作伙伴為橡膠,、塑料材料制造商Smooth-On,，在Orchid設備的研發(fā)階段Collider就開始使用Smooth-On的材料進行小批量塑料零部件的生產(chǎn)，零部件質(zhì)量得到Smooth-On的認可,。隨后,，Collider又在APP中陸續(xù)引入了6種不同的注塑材料，包括硬質(zhì)聚氨酯（PU）,、硬質(zhì)聚氨酯橡膠,、阻燃聚氨酯和中等柔性硅膠等。

豐富多樣的材料使Orchid 設備可應用的領域非常廣泛,，可制造的產(chǎn)品從機械零部件到工業(yè)密封件,，從航空內(nèi)飾件到定制化鞋墊,。近期,，Collider將開放材料API接口，邀請更多的材料制造商入駐,。

據(jù)了解,，目前，Orchid設備尚未進入到市場銷售階段,，但已可以為客戶提供小批量塑料零部件快速制造的服務,，預計Orchid設備的上市時間為2018年。

來源：3d科學谷
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