快速原形制造（RP）正被越來越多地用于制造吹塑制品和熱成型制品生產(chǎn)用的原形模具或短期生產(chǎn)用的模具。通常的快速原形制造包括：熔融沉積成型（FDM）、三維印刷和立體光刻成型（SL）。采用此類技術(shù)開發(fā)模具所需的時(shí)間更短，成本更低。隨著更堅(jiān)固、耐熱性能更好以及加工精度更高的新型快速成形材料的推出，目前快速原形制造獲得了更廣泛的應(yīng)用。 RT找到了合適的位置 在過去的10年里，人們對(duì)可替代傳統(tǒng)機(jī)械方法的快速模具制造（RT）技術(shù)有著很高的期盼。然而，由于涉及到加工精度、強(qiáng)度和表面處理等方面的問題，這些多數(shù)基于快速原形制造（RP）的快速模具制造技術(shù)，在通用模具制造領(lǐng)域中只獲得了很小的份額。 但是，最近RP/RT材料的進(jìn)步已經(jīng)促使加工商和OEM廠商重新開始重視RT技術(shù)，這在吹塑成型和熱成型領(lǐng)域中表現(xiàn)的尤為明顯。據(jù)報(bào)道，RT技術(shù)已經(jīng)在此類加工領(lǐng)域中贏得了市場(chǎng)的認(rèn)可，其原因是，這類加工對(duì)RT材料的抗沖擊性、耐壓性和耐熱性等的要求較低。熱成型是最先采用該技術(shù)的加工方法之一，因?yàn)樗枰诘蛪杭訜釛l件下加工，而采用快速模具更易于對(duì)工藝過程進(jìn)行控制。 StratasysInc是在吹塑成型和熱成型方面從事快速模具制造的革新者。該公司的FDM系統(tǒng)從3D計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)程序開始，利用擠出的和層壓的熱塑性塑料長(zhǎng)絲，一層層地構(gòu)建塑料模具。同時(shí)，一系列“工業(yè)級(jí)”的熱塑性塑料，包括ABS、PC、聚苯硫醚砜（PPSF）及其混合物等，則對(duì)該體系做了有益的補(bǔ)充。為滿足加工需要，它們被要求提供“堅(jiān)固”的特性。例如，要求PPSF的玻璃化溫度（Tg）是229℃。最近，Stratasys還介紹了其VaporSmoothing技術(shù)，該技術(shù)使用溶劑對(duì)外層材料做平滑處理，從而使表面光潔度得到了明顯改善。 在吹塑成型領(lǐng)域，為盛裝水和碳酸軟飲料（CSD）的原形PET瓶開發(fā)模具有著重要的意義。采用FDM技術(shù)，可使原形制品的研制周期從以前的數(shù)周減少到不到5天。此外，PC原形模具的成本也只是鋁質(zhì)原形模具的1/3～1/2。為此，Stratasys通常推薦將PC材料用于吹塑模具。據(jù)說，它能承受數(shù)百個(gè)到數(shù)千個(gè)HDPE、PET、PVC、PS或PC制品的短期生產(chǎn)任務(wù)。 除了排氣和斷路設(shè)計(jì)外，F(xiàn)DM模具的設(shè)計(jì)與機(jī)械加工的模具非常相似。由于FDM模具的型腔有少量的孔隙，因此在塑料和模具表面之間的空氣流就可以通過模具本身被排走。為了盡量減少飛邊，在型腔的周邊增加了一個(gè)凸起的斜筋。冷卻水道可以被置于模具內(nèi)，但是Stratasys認(rèn)為，使用帶有冷卻水道線的標(biāo)準(zhǔn)安裝底板更加簡(jiǎn)單快速，因?yàn)镻C模具易保留一定的熱量，因此更需要冷卻。 一個(gè)容器加工商使用FDM技術(shù)，在2天內(nèi)便制造出了一個(gè)PC模具，用于生產(chǎn)直徑3in.（76.2mm）、高6in.（152.4mm）的HDPE瓶。該客戶從FDM開始，一直到生產(chǎn)出質(zhì)量相近的瓶子，前后只用了不到5天的時(shí)間。另外一家吹塑成型商，采用FDM模具生產(chǎn)了800個(gè)PET瓶以后，模具并沒有出現(xiàn)磨損、變形及尺寸的變化。該認(rèn)為，如果需要，該模具能生產(chǎn)出數(shù)千件制品。 據(jù)說，目前Stratasys所有的材料都可用于熱成型模具。在滿足應(yīng)用需求方面，PPSF和PC比ABS擁有更高的玻璃化溫度（Tg）。根據(jù)模具和成型制品的材料不同，F(xiàn)DM模具的壽命一般在100～1000件不等。除了用于排氣的孔隙（就像吹塑成型一樣）和附加在周圍的斜筋之外，其模具的設(shè)計(jì)與典型的機(jī)械加工模具十分相似。盡管冷卻水道可以建在FDM模具中，但一般認(rèn)為，采用帶有冷卻水道線的標(biāo)準(zhǔn)安裝底板會(huì)更加簡(jiǎn)單快速。 其他的RP/RT方法 高性能的立體光刻成形樹脂，如DSMSomos的NanoTool，也加速了快速模具制造在熱成型和吹塑成型領(lǐng)域的推廣。采用納米硅填充的環(huán)氧樹脂/丙烯酸酯，其熱變形溫度（HDT）可達(dá)260℃。據(jù)報(bào)道，它可提供優(yōu)異的側(cè)壁質(zhì)量，與其他快速原形材料和加工過程相比，它具有更高的細(xì)節(jié)分辨率。DSMSomos的全球技術(shù)服務(wù)和應(yīng)用開發(fā)經(jīng)理BrianBauman介紹說，由NanoTool制成的PET瓶原形模具能生產(chǎn)500～1000個(gè)PET瓶。 目前，NanoTool在熱成型包裝領(lǐng)域也得到了快速發(fā)展。AxisPrototypes是位于加拿大蒙特利爾的一家快速模具服務(wù)公司，該公司已使用NanoTool完成了大約十幾個(gè)快速模具制造項(xiàng)目。這為小批量熱成型加工打開了新的市場(chǎng)，而此前，這是根本不可能實(shí)現(xiàn)的。據(jù)介紹，該公司可在4天內(nèi)完成模具的制造，其模具一般用于生產(chǎn)20～500件食品和消費(fèi)品包裝。 3D印刷是最經(jīng)濟(jì)的熱成型快速模具制造方法之一，其Eden3D印刷系列正被越來越多的加工制造商采用，這些制造商往往需要每天更換模具，單個(gè)模具的最大生產(chǎn)量不超過500件。FullCure是Objet的丙烯酸基光敏聚合物系列材料，可為熱成型的食品和消費(fèi)品包裝帶來細(xì)致精美的模具。最近，Objet與一家具有領(lǐng)先地位的玩具制造商共同為新的產(chǎn)品生產(chǎn)線開發(fā)出了一系列原形包裝。