理論上，用於(yu) 模具的金屬3D打印具有明顯的優(you) 勢。選擇增材製造 (AM) 而非機械加工或EDM提供了改進模具冷卻和循環時間性能的設計機會(hui) ，以及加速產(chan) 品開發的可能。但在實踐中，最常應用於(yu) 模具的金屬3D打印工藝——直接金屬激光燒結 (DMLS) 和定向能量沉積 (DED)——價(jia) 格昂貴，可能需要與(yu) 傳(chuan) 統加工一樣長的時間，並且通常會(hui) 導致構建完成後模芯或型腔仍不完整。這些金屬3D打印件將需要進行機加工以使其達到最終形式和所需的表麵光潔度。

Mantle提供了另一種選擇。該公司最近開發了TrueShape 3D打印工藝。該方法將金屬膏的擠出與(yu) 高速銑削相結合，以提供在燒結步驟後不需要額外後處理的金屬零件。成品模具（或其他金屬零件）可以以更快、更少的步驟製造；在許多情況下，以這種方式生產(chan) 的模具可以直接用於(yu) 注塑成型。

■通過高速銑削加工成型加上最小的燒結收縮使TrueShape能夠提供幾乎不需要或不需要後處理的模具和其他金屬3D打印部件。照片來源：Mantle

“預處理”以避免後處理

在其他類型的金屬3D打印中，“後處理可能需要75%的成本和大量時間，”Mantle創始人兼首席執行官Ted Sorom說。該公司的TrueShape工藝旨在通過最大限度地減少後處理或完全避免後處理來降低成本和交貨時間，旨在使3D打印模具更快、更經濟實惠。

混合技術通過擠出噴嘴應用由金屬粉末和少量液體(ti) 組成的可流動金屬膏 (FMP) 來構建零件。每一層在沉積後都會(hui) 被幹燥以去除液體(ti) ，隻留下金屬粉末。高速銑削可以應用於(yu) 整個(ge) 打印過程——無論是某一層上，還是在打印結束時。據說由此產(chan) 生的“綠色”或“棕色”3D打印部件比類似3D打印過程中創建的部件更致密；該公司表示，無需固化或脫脂，零件的最終燒結步驟僅(jin) 導致9%至11%的收縮。

■這個(ge) 醫療器械製造商的模具是在一周內(nei) 打印出來的，在用於(yu) 生產(chan) 注塑成型之前不需要表麵處理

Sorom說，金屬3D打印是“關(guan) 於(yu) 獲得可以使用的金屬零件所需的時間，而不是打印所需的時間”。

打印和燒結在一起可能需要大約兩(liang) 天的時間，但TrueShape的主要優(you) 勢之一是燒結通常是過程的結束——而不是加工或進一步精加工的一步。通過銑削對零件進行“預處理”，加上低收縮率，意味著Mantle零件可以從(cong) 燒結爐中取出，其公差和表麵光潔度適合立即使用。Sorom指出，兩(liang) 天獲得成品零件與(yu) 兩(liang) 天獲得近淨零件不同，後者需要額外的後處理。

他說：“這是一種精密零件解決(jue) 方案。我們(men) 想讓你按下一個(ge) 按鈕，得到你真正想要的零件。”

更快地獲得最終金屬零件

與(yu) 傳(chuan) 統處理和其他形式的3D打印相比，TrueShape代表了一種工藝整合，可顯著減少從(cong) 按下按鈕到得到最終零件的時間。與(yu) 基於(yu) 粉末的3D打印相比，基於(yu) 擠出的工藝還帶來了獨特的優(you) 勢。在典型的粉末床融合工藝中，材料均勻性會(hui) 影響打印零件的可預測性和質量。使用的金屬粉末必須是均質混合物。相比之下，Mantle的FMP材料格式允許混合不同類型和粒度的粉末，以及均勻分布的液體(ti) 成分，從(cong) 而在成品中獲得更好、更強的微觀結構。迄今為(wei) 止，Mantle已開發出兩(liang) 種材料，H13和P2X（一種P20工具鋼替代品），但未來可能會(hui) 提供其他合金和專(zhuan) 有混合物。

與(yu) 任何3D打印方法一樣，該技術確實有其局限性。一方麵，燒結步驟限製了可以使用的材料種類，以這種方式製造的零件和工具僅(jin) 限於(yu) 當前機器的200mm×200mm×150mm構建體(ti) 積。

擠壓不提供與(yu) 其他3D打印方法一樣多的幾何可能性；雖然複雜性是可能的，但這款3D打印機並未針對需要支撐結構的晶格或幾何形狀進行優(you) 化，而是專(zhuan) 注於(yu) 典型注塑模具更常見的設計特征。雖然僅(jin) TrueShape就可以提供高精度和表麵光潔度，但在某些情況下，成品工具需要通過拋光、銑削或EDM等傳(chuan) 統修改方法進行額外的後處理。然而，該係統的經濟性（據說大約是DMLS打印機成本的四分之一），連同其整合的打印過程和節省的時間，使其成為(wei) 其他模具製造方法的有吸引力的替代方案。