集成了反應(yīng)式注射成型工藝的模具3D打印機(jī)

幾乎所有的3D打印技術(shù)都能夠在模具制造領(lǐng)域中找到應(yīng)用的切入點(diǎn)，例如通過(guò)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(guò)數(shù)字光處理（DLP）技術(shù)3D打印熔模鑄造的母模，以及通過(guò)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(yīng)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(jìn)而使用這些模具制造出最終的產(chǎn)品。南極熊覺(jué)得，當(dāng)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(guó)的一家創(chuàng)業(yè)企業(yè)Collider公司則在3D打印模具的基礎(chǔ)上多邁出了一步，將反應(yīng)式注射成型工藝集成在了其Orchid 3D打印機(jī)中，實(shí)現(xiàn)從液體材料到成品塑料零部件的一站式自動(dòng)化解決方案。究竟這臺(tái)多功能的3D打印機(jī)有哪些獨(dú)特之處？

一臺(tái)設(shè)備實(shí)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(jī)所擁有的技術(shù)稱(chēng)為“可編程模具”技術(shù)。Orchid 3D打印機(jī)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(guò)UV光源將光敏樹(shù)脂材料進(jìn)行固化成型，3D打印出一個(gè)中空的薄壁模具。Orchhid 3D打印機(jī)的構(gòu)建體積為380mm*215mm*380mm，每小時(shí)可打印的模具高度為7cm, Collider的目標(biāo)為36cm/小時(shí)。

圖片來(lái)源：Collider

接下來(lái), Orchid會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)反應(yīng)式注射成型工藝來(lái)完成塑料零部件的制造任務(wù)。那么，這項(xiàng)任務(wù)是如何完成的呢？首先，讓我們簡(jiǎn)單了解一下反應(yīng)式注射成型工藝。

反應(yīng)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(yù)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(mǎn)模腔，所以降低了合模力和模具造價(jià)。

圖片來(lái)源：Collider

Orchid 中的反應(yīng)式注射成型工藝也采用了類(lèi)似的原理，當(dāng)模具的3D打印完成之后，Orchid 3D打印機(jī)的打印床會(huì)升起，通過(guò)打印床中的孔注塑材料從雙組分的樹(shù)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(shí)空氣控制系統(tǒng)保證反應(yīng)式注射成型過(guò)程中沒(méi)有氣穴或變形。由此，Orchid設(shè)備可以自動(dòng)完成模具的3D打印以及后續(xù)的注射成型工藝，在整個(gè)過(guò)程中，對(duì)人工的依賴(lài)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(guò)熱水沖洗去除外殼，從而得到一個(gè)完全致密的塑料零部件。

解決了什么市場(chǎng)痛點(diǎn)?
那么，像Orchid 這樣一個(gè)特殊的3D打印機(jī)與傳統(tǒng)的模具制造和反應(yīng)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(shè)備又抓住了哪些市場(chǎng)需求呢？

Collider 公司通過(guò)與制造業(yè)用戶(hù)的溝通了解到，通過(guò)傳統(tǒng)模具制造和反應(yīng)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(jìn)行的比較順利，可是在制造小批量的塑料零部件時(shí)，他們會(huì)被高成本和交貨期長(zhǎng)的問(wèn)題所困擾。

針對(duì)這個(gè)問(wèn)題Collider公司推出了Orchid 這種特殊的解決方案，Collider公司還以汽車(chē)尾燈為例算了一筆賬，以往生產(chǎn)10個(gè)尾燈大約耗時(shí)11天，每個(gè)尾燈的成本約為259.40美元，如果用Orchid設(shè)備制造單個(gè)汽車(chē)尾燈的時(shí)間為2個(gè)小時(shí)，單件成本為5.44美元。

靈活的材料解決方案
對(duì)于零部件注射成型所需的材料，原則上市場(chǎng)上已有的注射成型材料均可以為Orchid設(shè)備所用，對(duì)于這些已經(jīng)應(yīng)用成熟的注射材料Collider 公司無(wú)需花費(fèi)過(guò)多精力對(duì)材料進(jìn)行驗(yàn)證。Collider 公司開(kāi)發(fā)了一款A(yù)PP，通過(guò)APP 用戶(hù)將會(huì)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(dāng)然，Collider公司在材料入住APP平臺(tái)中之前，會(huì)對(duì)材料樣品進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)試，一旦測(cè)試合格即可成為Orchid設(shè)備可用的材料。

圖片來(lái)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(shè)備的研發(fā)階段Collider就開(kāi)始使用Smooth-On的材料進(jìn)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(rèn)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(shè)備可應(yīng)用的領(lǐng)域非常廣泛，可制造的產(chǎn)品從機(jī)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(kāi)放材料API接口，邀請(qǐng)更多的材料制造商入駐。

據(jù)了解，目前，Orchid設(shè)備尚未進(jìn)入到市場(chǎng)銷(xiāo)售階段，但已可以為客戶(hù)提供小批量塑料零部件快速制造的服務(wù)，預(yù)計(jì)Orchid設(shè)備的上市時(shí)間為2018年。

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