IGESTEK 如何利用 3D 打印和快速模具制作开发复合部件

IGESTEK 是一家位于西班牙毕尔巴鄂地区的行业领先公司，专门为汽车行业开发使用塑料和复合材料的轻量化解决方案。

该公司开发并集成不同的混合加工技术以制造复合组件，随后一级汽车供应商和原始设备制造商 (OEM) 可以采用这些组件生产高端汽车和摩托车的部件。

从验证几何图形的概念设计阶段到实现功能性原型的详细设计阶段，IGESTEK 的团队在整个产品开发过程中均使用 3D 打印。他们还使用 3D 打印进行快速模具制作，如塑料注射模具镶件或复合材料热压成型工具。

请继续阅读，了解 IGESTEK 如何提高开发速度、降低成本并确保对可能出现的问题做出敏捷响应。

悬架减振器支架（顶部安装式）是 IGESTEK 最新的创新项目之一。这些组件是汽车悬架系统的一部分，旨在减少车轮滚动产生的振动，提高乘客的舒适度。

减震器支架由 Autodesk 的 Fusion 360 衍生式设计软件开发而成，该软件可根据一系列限定要求提供多种解决方案。

然后，团队使用 Form 3L 大幅面立体光固化 (SLA) 3D 打印机在内部打印出最具潜力的设计，以验证几何结构，Form 3L 的大成型体积支持同时打印多达三种不同的迭代。SLA 3D 打印便可实现衍生式设计中的复杂几何结构，并且能够使用功能性原型验证装配和运动学过程，而无需投资于成本高昂的模具制作过程。

研发过程最终取得了丰硕的成果，IGESTEK 将基于衍生式几何结构的金属 3D 打印与更轻量化的复合材料相结合，打造出一种多材料架构以提供最佳性能，其封装比当前市面上的解决方案轻 40%。 

除原型制造外，IGESTEK 团队还使用 3D 打印技术进行快速模具制作，生产复合材料部件，例如热压成型的碳纤维预浸料。

“Formlabs 的 Rigid 10K Resin 和 High Temp Resin 等树脂能够在工程制造领域发挥巨大作用。我们通常使用复合材料热压成型技术。压力机所用的工具必须坚硬并且耐高温，因为用户需要借助压力和高温[使复合材料部件成型]，温度往往会高达 180 度甚至 200 度，”IGESTEK 创新经理 Nerea Romero 表示。

近期该团队开发的复合材料管正是制造工具的实例之一。他们使用 Rigid 10K Resin 生产工具的支柱（需要具备高刚度），使用 High Temp Resin 生产夹钳（需要耐高温和气压），并且使用 Draft Resin 快速生产工具的端盖。 

“[如果没有 3D 打印技术]，我们将不得不采用金属加工，后者显然需要更多时间，成本也更高。3D 打印能够为我们的研究内容快速提供解决方案。如果某种设计效果不佳，我们可以立即打印新原型并加以改进，”Romero 说道。

IGESTEK 团队还使用 3D 打印制造模具镶件进行注射成型制造塑料部件。一般来说，他们会使用铝和钢加工制造镶件，在内部制造简单部件，并将较为复杂的模具外包生产，但这会导致成本增加和周转时间延长，尤其是对于一次性或小批量原型。

近期，该团队负责制造汽车外盖组件的注射成型模具镶件，在这次项目中，3D 打印帮助团队将成本和周转时间缩减为不到原来的三分之一。

模具有两个型腔：一个由金属镶件制成，另一个是包含凹陷设计的自定义 3D 打印镶件。这种模具是原型制造的理想之选，因为团队可以轻松地更改 3D 打印镶件，快速测试不同的迭代。

“在原型制造阶段，您只需要将一些组件与其他组件组装在一起，以测试所有组件的对称性。使用 20 或 50 个组件，就足以证明您的设计是否有效，”Romero 说道。

通过 3D 打印镶件可获得的成型部件数量主要取决于三个因素：成型材料、注射系统和成型工艺参数。

“这在很大程度上取决于注射成型工艺或复合组件所使用的材料类型。因为例如对于注射成型，如果您使用的是纤维增强塑料，它会比传统材料对模具的耗损更大。因此，[镶件]的使用寿命更短。一个镶件也许能够生产 20 个组件，但如果还想继续生产，则需要更换镶件，”Romero 说道。

IGESTEK 团队始终以创新为己任，不断思考如何在后续项目中突破 3D 打印的现有界限。 

一些后续项目已经提上日程，包括利用 Form 3L 的大成型体积打造大型热压成型模具，以及试验其他材料（如 Flexible 80A Resin 和 Elastic 50A Resin），为模具制作带来新的可能。