模具企业应用3D打印技术能够降低成本！

降低成本、提高质量、提高效率的实践是模具企业不断增强竞争力的必由之路，基于选择性激光熔化工艺的3D打印技术为实现这些目标提供了新的可能性。通过使用3D印刷的异形水路和航线，在整个注射成型周期中提高模具质量和降低成本已被业界普遍接受。

然而，由于用户最初对粉末性能和成本的担忧以及缺乏模具制造行业的应用知识，添加剂制造在模具制造领域的应用速度仍然很慢。通常模具厂商风险意识很强，在生产注塑模具时也需要保持成本最低的优势，所以模具厂商承受着相当大的压力。如果在模具中使用添加剂制成的模芯，其优势是明显的，但同时也增加了一定的成本。那么，能否应用3D打印技术，降低模具整体成本呢？当然！嫁接印刷技术应运而生。

在“嫁接印花在金属添加剂制造中的应用”研讨会上，GF加工方案分析了嫁接印花、嫁接印花基材和热处理的应用意义和面临的挑战，并通过监控分享了嫁接印花的新方法和应用案例。该方法对于实现嫁接3D打印件与原模具的精确对接，保证嫁接模具的质量具有重要意义。

嫁接印刷是指在现有材料上完成零件添加剂的制造过程，而不是从头开始。基板一般是通过铣削和还原材料制造的，而3D打印在上面的部分是通过添加材料制造的。因此，也有人把这种制造方法称为混合制造。

在客户应用方面，对嫁接印花的需求从未停止过，并且呈上升趋势。嫁接印花最初的发展是为了降低成本。比如在模具行业，3D打印保形水路只用于一些需要优化水路的部位，而传统的直水路则用于没有积热的部位。这种混合制造可以有效降低模具的制造成本。

随着3D打印的应用类型越来越多，一些模具制造用户意识到，如果使用3D打印来制造大而密的结构，不仅打印时间长，而且内应力集中，因此零件中的大而密的结构更适合进行减料加工。所以对于这类零件，3D打印只在必要的部位使用，也就是嫁接打印非常流行。

/两种不同的材料可以嫁接在一起吗？

懂焊接技术的用户可以理解，用于嫁接印刷的基材和嫁接材料应该是同一种材料。但是实际使用中还是有很多困难。因为传统材料的品牌很多，比如钢铁，但是能用于金属3D打印的材料很少。所以不同钢种嫁接后的强度能否满足要求，成了客户的一大疑问。

粉床3D打印需要用基材制造。其实基材的使用也是一个嫁接印刷的过程，只是嫁接的基材比较大，比较平整。

理论上，当基板和零件采用相同的材料制成时，材料经过加热和冷却后的收缩是一致的，零件不会开裂。但是，实践和理论是有区别的。例如，当印刷不同的钢和超合金时，可以使用钢基材，这意味着在3D印刷期间，大多数钢和可用的超合金之间的收缩率几乎没有差异。

在嫁接印花领域，这个理论也是可以应用的。理论上并不认为只有相同的材料才能嫁接在一起。其实兼容的材料范围更广。

/定位。

嫁接印花的技术难点在于定位。3D打印的工作区域要与承印物完全重合，否则会错位。如果零件内部有流道，错误的定位会导致流道错开，从而导致零件达不到设计要求。对于要求高的零件，只有尺寸公差小于0.1mm时，才是有效的嫁接。

嫁接印刷过程中，除了XY方向的定位精度外，Z轴的定位总是容易被忽略。在嫁接印刷上做了一些探索工作的用户开发的嫁接方法大多只考虑了XY方向的定位，对于Z轴的定位缺乏科学有效的手段，主要依靠目测和手感。

嵌入深度定位不准确还是个小问题。裂缝和漏水大部分是由于基板的平面度没有调整好，导致嫁接后局部位置融合和应力集中导致疲劳失效的问题。

接下来，简单介绍了几种常见的嫁接印刷品定位方法。

四种常见的定位方法。

具有R&D能力的制造用户开始自行开发解决方案。目前主流的方法有四种，分别是真空焊接、标记定位、胶水定位和夹具定位。

/真空焊接。

焊接是最直观的解决方案开发思路。焊接作为最传统的连接两个零件的方式，自然成为最简单的解决方案。

在众多焊接方法中，真空焊接的应用较为成熟。两部分通过高温高压融合在一起，强度和精度得到很好的保证。然而，真空焊接的缺点是，在通过机械压力结合之前，两个部件都需要具有大的平行平面。如果零件的结构不能满足要求，如尖顶，不能用真空焊接进行焊接。而且真空焊接只能焊接一层，如果是多层结构，一般会出现疲劳问题。

/标记定位。

标记定位法是用标记器将基体表面涂黑，然后安装到设备上，用激光烧结一层，不撒粉。烧结部分的颜色由于受热挥发，金属原有的颜色漏出，没有烧结的地方还是黑色。通过不断调整位置，最终完成定位。

标记定位与其说是定位方法，不如说是验证方法。用户通过穷举法不断验证设计位置，完成定位。虽然略显笨拙，但非常有效。这种在艰难时期具有革命性浪漫气息的解决方案，在嫁接印花的最初发展中做出了巨大贡献。其定位精度和效果显著，很多用户仍在使用这种方法。

/胶水定位法。

标记定位法虽然有效，但效率太低。印刷部分一旦嫁接，劳动强度大。为了解决这个问题，实现基板的快速定位，胶水定位法应运而生。

首先，把基质和要嫁接的部分考虑为一个部分。制作一个三维模型，用这个模型在基板上只打印1-2层，这样基板底面的外轮廓就会留在基板上(其实是实心的，但这种定位方法只需要轮廓)。然后，将基板粘在基板上，与此轮廓重合。嵌入找平后，从嫁接层印刷设备完成定位。

这种定位方法的优点是，将两个零件视为一个零件，不需要重复调整，一次操作就可以完成定位，降低了大量的工作强度。

/夹具定位方法。

在材料还原加工和测量领域，零位是一个基本概念。夹具也是在零定位基础上发展起来的成熟定位工具。

升降平台上3D打印机的基板中心也是XY=0的位置。然后XY定位可以通过设计专用夹具来完成。特别是在一些嫁接印刷部件的量产领域，自主研发的夹具比例非常高。而且夹具直接用3D打印机打印，可以一次定位，重复使用。