众所周知，3D打印风靡了很久，它替代了很多传统的加工方式，让工业生产有了更多选择和更加先进。不禁很多声音就出来了，比如3D打印掀起工业4.0，3D打印引领智能制造等等。其中一种声音就声称，3D打印对需要开模具的注塑成型是个很好的代替。真的是这样吗？

诚然，3D打印给工业制造带来了很大的变化，比如3D打印手板，以前又贵，耗时又长的手板，现在来e键打印上传图档30秒报价，24小时就可以发货。速度就足以碾压传统加工方式，在这快递迭代的时代里，速度就是生命。不单速度更快，还节省了很多费用。比如有些公司已经在使用3D打印工艺制造注塑模具。不再需要花费几个月时间来等待可以用于生产的模具的制造，或者因为下游设计变化导致修改模具的大量金钱投入，或者生产层上的不确定因素。

传统机加工模具

3D打印模具

但是，目前就模具来说，3D打印模具还不能代替传统机加工模具。主要有以下几点：

表面质量：3D打印逐层加工得到零件，这会导致产品表面有台阶纹效应。直接打印的模具也存在类似问题，后期需要机加工或者喷砂来消除这些细小的、齿状的边缘。此外，小于1mm的孔必须钻，更大的孔需要扩孔或者钻孔，螺纹特征需要攻丝或者铣削。这些二次处理很大程度上削弱了3D打印模具的速度优势。

尺寸因素：如果你要设计滑板或者塑料工具箱，3D打印模具也许是毫无问题的。零件尺寸限制在10立方英寸（164立方厘米），大致是柚子的尺寸。而且尽管当前的增材设备的精度很高，但是仍然没法同加工中心和EDM设备比较。后者加工的模腔精度通常达±0.003英寸（0.076 mm），零件体积高达59立方英寸，大致是3D打印零件体积的6倍。

高温环境：为保证材料流动性能良好，注塑模具需要加热到非常高的温度。铝模和钢模通常经历500F（260℃）甚至更高温度环境，尤其在加工高温塑料，如PEEK和PEI（Ultem）材料。用这些金属模具生产几千个零件很容易，在最终量产模具出来前也可作为过渡模具使用。使用SLA或者相似3D打印工艺制造的模具材料一般是光敏或者热固性树脂，它们通过紫外光或者激光固化。这些塑料模具尽管比较硬，但是在注塑的热循环条件下损毁非常迅速。事实上，在温和环境下3D打印模具通常在使用100次以内会失效，高温塑料比如聚乙烯和或苯乙烯。对玻璃填充聚碳酸酯和耐高温塑料，甚至只能生产几个零件。

比较成本：使用3D打印模具的一大原始是因为其成本低。生产级别机加工模具成本一般是几万甚至更多，意味着同几百几千块的3D打印模具是同类比较。但是这个类比并不公平，3D打印模具成本的评估通常只考虑材料消耗，并没有考虑人工、装配与安装、喷射系统和五金器具。如果需要生产更多零件？采用3D打印模具，你每生产50-100个产品就需要重新打印、装配机测试新的模具。另一方面，不考虑所使用的塑料，铝模具通常在生产10000个零件仍然服役良好。所以这样算3D打印模具也并不便宜。

产品设计：传统注塑模具制造的原则及实践已经有超过一个世纪的历史，行业对其研究比较透彻。3D打印模具却非常新。比如拔模斜角必须大于等于5度，以满足大部分铝模要求。塑料模具注塑塑料零件却面临挑战，对塑料模具顶针的数量与安装位置需要额外小心。

在增加模腔壁厚和降低压力方面，塑料模具（尤其是高注塑温度）在某种程度上更为灵活。浇口的设计也不同，应当避免使用隧道式和点状浇口。直接浇口、扇形浇口、翼形浇口应该增加到正常尺寸的3倍。

打印模具内聚合物的流动方向应该与3D打印线一致，避免粘滞和低压引起的高填充。冷却系统可在一定程度上提高模具的寿命，但不会明显降低打印模具的循环次数，因为塑料模具的散热能力不像铝模或钢模那么好。

综上所述，如果你需要模具长期使用，一旦3D打印模具验证了设计的合理性，下一步就是采用更为永久的材料制作模具，比如铝或者不锈钢，因为塑料模具主要小批量产品生产使用。当然，其实并不排除3D打印模具有可能代替传统加工模具的一天，随着3D打印技术的发展，这一天并非不可能到来。