3D打印带来热冲压模具制造的革命性变化

德国舒勒是冲压硬化设备生产的全球领导者，作为系统供应商，舒勒不仅生产液压式压力机以及自动化设备，还提供辊底式加热炉以及模具。

在冲压硬化过程中，零部件会被加热到930摄氏度，然后在接下来的成形工艺中同时完成冷却和硬化。这样，零部件将会获得极高的刚度。

舒勒的核心技术是通过控制硬化过程中的压力，能够使冲压力在零部件上均匀分布。而舒勒通过高度灵活的拉伸垫能够保证在单个或多个零部件上具有一致的高接触压力机，使冷却速度更快，实现了对金属成形工艺的优化。

除了高度灵活的拉伸垫这样的“表面功夫”，如今舒勒还通过金属3D 打印技术开发了随形冷却热冲压模具，让内部的冷却通道更接近冲压表面，从而通过“内部功夫”来提高冲压质量和效率。本期，3D科学谷与谷友一起来了解下舒勒内外兼修的热冲压模具制造技术。

内功来自金属3D打印

热冲压是20世纪80年代发明的一种把钢板加热到900度以上，快速冲压，然后保压冷却，通过内部通冷却水的热冲压模具实现淬火强化，从而制作超高强度零件的新型成型技术。由于热冲压技术能实现汽车车身轻量化，减少碳排放，热冲压模具调试周期短，使用寿命在20-30万个冲程，热作镶块具互换性，制造成本低，在汽车领域获得越来越广泛的应用。德国的Schuler和瑞典的APT公司是全球两大热冲压装备供应商。

图片：舒勒压力机

在模具与成形技术方面，舒勒通过对系列生产的模拟，提供用于整个汽车总成和齿轮箱零件的原型机和模具。舒勒的模具制造部门可以做复杂的模具和加工技术的开发任务。舒勒的竞争力在于其在开发、规划、模型和模具，以及试模领域具有核心专有技术，因此舒勒能满足汽车及零件制造业日益增长且不断变化的需求。

热冲压模具需要内部冷却渠道的冷却介质来使得退火板材的温度迅速降到200摄氏度以下。以前，冷却通道是通过在模具内部钻孔的方式来完成的，所以这些内部冷却通道要想连续的贴近冷却表面是不可能的，特别是当涉及到复杂的表面形状时。但现在，在3D打印技术的帮助下，舒勒通过粉末床选择性激光融化3D打印的方式获得灵活的随形冷却内部通道的制造方法，这使得冷却更迅速，冷却效果更均匀。

图片：舒勒所使用的选择性金属粉末融化技术

舒勒采用的3D打印方法是选择性金属融化3D打印技术，材料为工具钢。之前，舒勒进行了全面的测试，以确定理想的工艺参数和粉末材料的最佳组合。并对拉伸强度和比密度进行广泛的测试。舒勒正在对3D打印的热冲压模具进行耐用程度和批量生产方面的进一步测试。而舒勒认为3D打印技术将为热冲压模具的制造带来革命性的变化，为此，他们已经准备好了迎接这一变化。

值得一提的是，尽管国外像VOLVO等大厂家使用热冲压件的比例已经高达40％，但全球掌握热冲压模具开发的公司很少，国内宝钢已经投产的热冲压件生产线模具是由宁波合力模具独家合作开发成功的。而随着3D打印在热冲压模具领域的应用展开，热冲压模具的技术门槛又提高了，国内的企业要在热冲压模具方面获得更多的突破，则需要从现在就开始深度了解粉末床金属3D打印技术。

3D科学谷总结3D打印在帮助模具“修炼内功”方面发挥的作用是一致的，不管是热冲压模具，还是注塑模具，通过粉末床选择性激光融化3D打印技术将异形的冷却通道构建出来，而这一点是传统技术所无法实现的。关于3D打印在模具领域的应用价值探讨，请参考3D科学谷发布的3D打印模具白皮书。