早在十年前米其林輪胎便已經(jīng)開(kāi)始探索金屬3D打印在輪胎模具方面應(yīng)用的可能性。前期的鋪墊并非白忙一場(chǎng)，2015年九月，米其林輪胎宣布跟Fives Group集團(tuán)合資成立一個(gè)致力于“制造工業(yè)級(jí)別且傳統(tǒng)加工無(wú)法完成的輪胎模具零件”的新公司。
受米其林輪胎的影響，不少輪胎模具的制造廠商也紛紛將目光投向日漸火熱的金屬3D打印行業(yè)尋求新的解決方案。輪胎制作工藝的最后一步是在閉合模具中對(duì)輪胎進(jìn)行硫化，硫化可以賦予橡膠彈性，模具則負(fù)責(zé)給橡膠塑形，最后成為我們?nèi)粘Ｋ?jiàn)的輪胎。輪胎公司通常會(huì)將模具這部分外包給指定的模具制造公司完成。
如圖是傳統(tǒng)CNC加工的幾個(gè)主要步驟：
將鋁塊的輪廓銑削成所需的形狀和曲面;
然后在上面制造溝槽以便后期將輪胎溝槽的模具手動(dòng)插入;
最后將插入的模具與底部通過(guò)激光束焊接制成完整的模具。
傳統(tǒng)CNC加工的幾個(gè)主要步驟
在圖中所展示的模具可以做出至少四種輪胎溝壑的花紋，然而當(dāng)花紋變得多而復(fù)雜的時(shí)候，模具的制造不僅變得困難而且耗費(fèi)的人力和時(shí)間也大幅增加。
金屬3D打印可以制造出傳統(tǒng)方式很難加工的小而復(fù)雜的模具，而且從設(shè)計(jì)到打印生產(chǎn)出來(lái)的周期比傳統(tǒng)的建模轉(zhuǎn)CNC的周期短，可以更快地研制新模具新紋路。同時(shí)，這些模具廠商對(duì)于3D打印的態(tài)度還是比較謹(jǐn)慎的，關(guān)于模具表面質(zhì)量、模具圓度、打印速度、打印過(guò)程穩(wěn)定性以及激光燒結(jié)是否會(huì)造成金屬件內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷等問(wèn)題的探討一直都沒(méi)有停止過(guò)。
全球領(lǐng)先的3D金屬打印公司SLM Solutions的全球業(yè)務(wù)發(fā)展主管Ralf Frohwerk 先生一直在關(guān)注、促進(jìn)金屬3D打印在輪胎模具方面的應(yīng)用。他認(rèn)為，盡管超高精度與高表面質(zhì)量要求是增材制造的最大挑戰(zhàn)，但對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的輪胎比如雪地輪胎來(lái)說(shuō)，金屬3D打印將會(huì)成為很好的解決方案。
如今，作為金屬3D打印中的高端品牌，SLM Solutions金屬3D打印機(jī)已經(jīng)成功打印出了最薄處厚度只有0.3mm的鋼輪胎模具，免去了沖壓、折彎這些價(jià)格不菲的工藝，同時(shí)還省去了人工安裝和焊接的成本。
下圖中展示的便是SLM Solutions打印出的輪胎模具，外層是一個(gè)鋁制的機(jī)加工的支撐外殼用以提供足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及圓度，內(nèi)部是金屬打印的模具部分，出于成本的考慮，這部分會(huì)在保證模具本身強(qiáng)度的同時(shí)盡量做得越輕越薄。
Frohwerk樂(lè)觀地看待了關(guān)于金屬3D打印技術(shù)在打印成型精度方面的不足，他說(shuō)“我們?cè)谶^(guò)去三年里完成了很多令人矚目的進(jìn)步和成就”，SLM Solutions提供的打印精度已經(jīng)是金屬3D打印行業(yè)中的佼佼者。可以期待的是，金屬增材制造技術(shù)將會(huì)在不遠(yuǎn)的未來(lái)進(jìn)一步發(fā)展同時(shí)減少后續(xù)加工的需求。
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