DIY 注塑成型：如何使用 3D 打印模具在内部成型塑料部件

注塑成型作为一种制造工艺无处不在— 事实上，当今世界上大多数塑料产品都是通过注塑成型制造的。虽然它是满足大规模生产需求的理想技术，但传统的 CNC 加工金属模具对于小批量生产来说 成本高昂且交货时间长。

对于原型制作和小批量生产（大约 10-1000 个零件），3D 打印注塑模具 提供了一种节省时间和成本效益的解决方案。它们还支持更灵活的制造方法，允许工程师和设计师测试模具设计，轻松进行修改，然后以更快的速度继续迭代设计，同时比传统的 CNC 加工便宜几个数量级。

使用立体光刻 (SLA) 3D 打印机（如 Form 3+）创建定制模具既简单又方便，让您可以利用 3D 打印和传统成型技术的优势。

在本指南中，我们将引导您完成 DIY 注塑成型的过程，并分享使用 3D 打印模具在内部使用塑料注塑成型所需的所有工具和技巧。

如需详细的指南、设计建议和真实案例研究，请下载我们的白皮书。

为 DIY 塑料成型建造一个装置确实需要一些投资购买正确的设备并掌握使用它需要金钱和时间。然而，在许多情况下，这些成本仍低于单个金属模具的成本，因此一旦启动并运行，最终节省的时间和成本将很容易抵消最初的努力。

以下是您需要开始的内容：

• 高性能桌面 SLA 3D 打印机，如 Formlabs 的 Form 3+。Form 3+ 可以生产具有清晰特征和光滑表面光洁度的精确模具，从而生产出高质量的最终成型零件。除了 DIY 塑料成型外，SLA 3D 打印机也是整个产品开发过程中原型制作和其他应用的宝贵资产。 

• 一种可以承受注塑成型过程中模具上的温度和压力的3D打印材料。我们推荐以下  Formlabs SLA 3D 打印机的以下 材料：

• Rigid 10K Resin  是一种工业级、高度玻璃填充的材料，它提供了一种可以应对更广泛的几何形状和注塑工艺的解决方案。它具有 218°C @ 0.45 MPa 的 HDT 和 10,000 MPa 的拉伸模量，使其坚固、极硬且热稳定。

• High Temp Resin 的热变形温度为 238 °C @ 0.45 MPa，适用于注塑成型。这种材料较脆，但建议用于具有高 成型温度 并减少 冷却时间的材料。

• Grey Pro Resin  的导热系数比 High Temp Resin 或 Rigid Resin 低，导致冷却时间更长，但更柔软，可经历数百次循环磨损。

• 台式注塑机，如Galomb Model-B100  或Holipress。市场上有许多成本不同的台式注塑机。许多低成本成型机使用手动柱塞，而一些更昂贵的装置使用螺杆或气动系统。 我们的一些客户也推荐了  Minijector、 Morgan、 APSX 或  Micromolder 的系统。而 Babyplast 生产的 桌面级自动成型机则是大量生产小型部件的完美替代。 

• 您选择的塑料颗粒

• 您喜欢的用于设计模具插件的 CAD 软件工具，例如 Blender，您可以免费下载。

购买前，请务必根据您的生产要求仔细评估注塑机。对于大型零件，仍然需要工业流程。这种 DIY 注塑成型技术最适合小批量生产小零件。

Formlabs 3D 打印模具和封装组件，使用这种 DIY 注塑成型工艺制成。

DIY注塑成型分步骤进行

1. 在 CAD 中设计模具

首先，选择您喜欢的 CAD 软件工具来设计模具嵌件。我们将使用开源  Blender，但在任何其他 CAD 软件中的工作流程都应该非常相似。

下载毛坯模具嵌件设计文件 — 您将使用它们来创建您的注塑模具设计。这些设计还可以轻松缩放以适应大多数注塑机和模具框架。或者，您也可以使用主模具框架的型腔图设计自己的模具插件。

将模芯的两个半模和您想要制作的 3D 设计导入您的 CAD 工具。

在 Blender 中，使用场景资源管理器中的眼睛图标来关闭模具的一半。根据您的喜好设置工作区后，将模具的两半设置为Object菜单下的“wire”绘制类型，如下图所示。

现在，您可以定位模具。在注塑过程中，确保物体与熔融塑料的入口完全相交。使用正交模式，通过“切换透视/正交”来使这更简单。

关闭当前模具型芯的可见性，然后打开另一侧。重复此过程，确保物体与另一半模芯的入口完全相交。排列好对象后，您就可以使用 Blender 中的“boolean difference” 功能减去两个相交对象的面积了。

选择对象的前半部分，然后选择修改器菜单下的boolean 选项。选择您正在切割的对象，并确保选择了 “difference” 操作。应用运算符，对另一侧执行相同操作。它应该类似于下图。如果您卡在此处，本教程关于将互锁组件添加到设计中可能会有所帮助。

您的模具现在可以打印了。导出每一半，确保选中 Blender 导出器中的“Selection Only”框。

2. 3D打印模具

要 3D 打印模具，必须选择能够在注塑成型过程中承受模具温度和压力的材料。 

基于内部测试结果以及客户的案例研究，我们建议根据下表中的条件选择 3D 打印树脂。三星表示树脂效率高，一星则表示效率低下。

在用于 Formlabs 3D 打印机的打印准备软件 PreForm 中设置打印只需几秒钟。如果您的模具设计需要用于打印的支撑结构，请确保在 PreForm 中定位半模，使型腔朝上。这将简化后处理并确保成型零件的高质量表面。

根据几何形状和尺寸，可以在构建平台上一次打印多个模具，以提高打印效率。

3. 注塑塑料件

现在您已经设计并 3D 打印了您的模具，您可以在台式塑料注塑机上注塑零件。 

您有多种用于注塑成型的材料可供选择。Formlabs 和我们的客户使用 3D 打印注塑模具 测试了以下材料：

• LDPE

• PP

• PA

• PE

• TPE

• TPU

• PLA

• ABS

• ASA

• HDPE

• EVA

• PS

• POM

在做出选择之前，请考虑对象的所需属性和注塑机的能力。从那里，只需按照注塑机上的定制说明快速高效地生产您的零件。

根据注入的材料，零件与模具的粘附可能会导致模具在提取过程中变质，特别是对于 TPU 或 TPE 等柔性材料。 使用脱模剂是帮助将零件从模具中分离出来的一个很好的解决方案。有机硅脱模剂与 Formlabs Grey Pro Resin、High Temp Resin 和 Rigid 10K Resin 兼容。 

如果您对工作流程有疑问，请查看我们的文章常见问题解答： 使用 3D 打印模具进行注射成型。

尝试 DIY 注塑成型的设计师的提示

设计模具时，请同时考虑打印和生产成型的可行性。 

DIY 注塑成型的确切方法将根据您所需的设计和体积而有所不同，但这些提示和技巧将有助于提高您的成功率。

• 要降低成品零件上打印线的可见性，请使用较小的层高（每层 50 或 25 微米，而不是默认的 100）打印模具。请注意，这会增加打印时间。

• 在垂直于拉力方向的表面上添加两个 到五个 度的拔模将允许更轻松地移除零件，并最大限度地减少模具的退化。

• 您可以用细砂纸打磨分割平面以减少飞边。

• 考虑使用水浴来更快地冷却您的零件并减少翘曲。

• 压花和雕刻的细节应偏移表面至少 1 毫米。

• 若设计铝框，在模板背面增加 .125 毫米的额外厚度，以产生压缩力并确保完全密封。

有关完整工艺流程以及其他最佳方法， 请下载我们的白皮书。

用 3D 打印打破常规

围绕 3D 打印和注塑成型的讨论经常是对立的，但这并不总是对立的问题。无论是通过直接进行部件 3D 打印的方式还是使用 3D 打印模具进行注塑成型的方式来实现原型制作和小批量生产，都会给公司带来好处。这会让制造流程更节省时间和成本，并能加快产品面市速度。

想了解更多关于使用 3D 打印模具进行注塑成型的信息吗？下载我们的白皮书 ，了解在注塑成型过程中 使用 3D 打印模具的详细指南，并查看 Braskem、Holimaker 和 Novus 应用程序的真实案例研究。

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