1. 3D打印模具技术及应用

3D打印模具，如注塑模具，一直是金属3D打印在行业内比较有前景的应用方向。 主要有以下三个原因：

(1)复杂的冷却通道只能通过3D打印来制作； （2）必须与仿真结合，难度够大； （3）模具的附加值能够承受3D打印带来的高价格的威胁（请原谅我用这个词），能够通过用户成本效益分析过程的考验。

比如这张广为流传的图：

3AD模具之所以能够取得相对成功，主要是因为模具存在“一粒老鼠屎毁了整锅粥”的问题。 昂贵的模具很可能因为无法有效均匀地冷却内部的几个“深坑高凸”而导致成型效率低、质量低。

假设ABS塑料制品的模具模具寿命为50W，原始良品率为98%。 采用3D技术，效率提升10%，良品率提升1%。 那么在模具的整个寿命期间，合格产品的数量将从490万件增加到49.5万件。 同时，时间节省了10%。 这 10% 可能需要几天的时间，这可以释放生产线以产生进一步的效益。

如果把合格产品带来的收入和节省时间产生的综合效益算起来，把效益分配给3D打印后还有余额，那么这个余额就是价值。 如果值为正则可以执行，但如果值为负则不能执行。

但3D打印模具有两个缺点：

(1)密度不够，存在数十微米级缺陷(孔洞、夹杂物等)； (2)可供选择的材料不多，导热也很简单。

本文讨论的主题是第一个：密度问题。 至于第二个导热问题，我稍微提一下。 如果您有兴趣，可以给我留言并详细说明：

目前使用的主流3D打印模具钢材材料有18Ni300（MS1）、H13等，导热系数一般在10W/mk-20W/mk，还是相当低的。 不过目前还没有特别好的选择。 常用的铁基合金中，最高也只有100W/mk，大部分都在30以下。虽然3D打印可以提供密度更高、分布更均匀的流道，但它能提高的冷却效率上限是有限的。

存在”

熔池热过程1-解析解的推导及应用

》我们用热传导方程：

式中λ为热导率。 可以看出它是挂在试件前端的。 温度梯度（冷却速率、加热速率）与其成正比，可见其影响是巨大的。

有时在3D模具中，我们必须将流道尽可能靠近表面，但这种接近毕竟是有限制的。

例如，有些模具采用铍铜等高导热材料来实现快速冷却。 这个时候就强制要求使用18Ni300+优化的冷却水道来替代这个方案，估计已经跟不上了。这就是行业所需要的