用3D打印的模具生產原型發泡座椅

文/ Additive Manufacturing STEPHANIE HENDRIXSON

汽車制造商們和其他的OEMs要求用模具來制造像坐墊這樣的發泡部件，3D打印的模具可能是原型制造這些部件的一種更快、更經濟的方法。

“如果一輛普通的汽車能夠搭載5名乘客，就意味著它會有5種不同的座椅設計。”美國Catalysis Additive Tooling公司（以下簡稱Catalysis公司）的總經理Darrell Stafford介紹說，每個座椅配置都需要自己的一套發泡部件，這意味著從一款新車型的原型階段開始，將需要數套模具來成型它們。

如果汽車上不同位置的每個座椅擁有的配置略有不同，那么每個座椅都需要自己的一套模具和原型

這個發泡坐墊樣品由FX 模具制成。與通常所需的6～8周相比，制模時間顯著縮短

這幅縮尺的汽車座椅坐墊模具被用來檢查FX模具的涂層是否會在成型期間與泡沫材料發生反應。測試表明，不會發生反應，但這里看到的表面光潔度并不代表剛開發出來的模具原樣

原型車，特別是那些被用來進行碰撞和功能測試的原型車，需要采用最終汽車所使用的設計和材料來制造發泡的坐墊、靠背和頭枕，這意味著在早期就要投資模具。生產這些發泡部件的模具，通常由機加工鋁坯制成，這種模具也用于生產原型部件。制造這些模具，可能需要兩個月甚至更長的時間，每副模具可能需要花費$25000。因此，針對擁有5種不同座椅配置的汽車，汽車制造商可能需要數十萬美元的模具投資來制造這些原型部件，卻并不知道這筆投資是否能用于最終的量產。

為此，Catalysis公司開發了一種名為FX tooling的技術，可以用其3D打印出砂型，這種砂型與用于制造鑄模（用于生產金屬鑄件）的砂型是一樣的。采用一種專利的樹脂滲透砂型，即可使之成為適用于真空成型和熱成型等工藝的耐用模具。

Stafford介紹說，由于發泡成型需要在低溫、低壓下完成，因此這種砂基模具可以很容易地承受原型以及發泡部件的短周期生產過程。相比傳統的機加工鋁模，汽車制造商及其供應商們可以用更少的花費、更快速地制成這種模具。FX模具可以快速制造和更換,但也支持設計的修改, 因而能夠更方便、更低成本地實現迭代。按照Catalysis公司的估計，一副典型的座椅發泡模具可以在大約兩周的時間內制成，成本大約只有傳統機加工模具的1/3。

現在，Catalysis公司已經有了一些一級汽車供應商客戶，他們正在利用這一選項，生產原型的泡沫坐墊。從理論上講，FX模具可以承受大批量的生產，但Catalysis 公司還沒有機會測試這一數據。

“我們正在從原型開始，然后也許我們會轉向最多5 000個左右的專業化生產。”Stafford 介紹說。

實際上，在原型制造與5 000個量產之間，還有許多其他的應用機遇，這也是該公司正在探索的。