3D打印技术在模具智能化制造中应用的研究进展

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.11.021

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (11): 137-141.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.11.021

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3D打印技术在模具智能化制造中应用的研究进展

冯超¹(), 汪顺国², 朱坚²

^1.台州科技职业学院，浙江台州 318020
^2.杭州第一技师学院，杭州 310023

收稿日期:2024-12-18 出版日期:2025-11-26 发布日期:2025-11-21
作者简介:冯超，1969846670@qq.com
基金资助:
2023 年度台州市产教融合“五个一批”产教融合工程项目——高效切削刀具涂层产教融合研发基地(TZWGYP?GC?2023?04);浙江省高职教育“十四五”第一批教学改革项目——以产促教基于模具智能制造的现场工程师培养模式创新与实践(jg20230409)

Research progress in 3D printing technology for intelligent mold manufacturing

FENG Chao¹(), WANG Shunguo², ZHU Jian²

^1.Taizhou Vocational College of Science & Technology，Taizhou 318020，China
^2.Hangzhou First Technology College，Hangzhou 310023，China

Received:2024-12-18 Online:2025-11-26 Published:2025-11-21

摘要/Abstract

摘要：

全面总结了不同3D打印技术在模具制造领域的应用，展望了模具智能化制造未来发展方向。

关键词: 模具制造, 智能化生产, 三维打印

Abstract:

This paper provides a comprehensive review for the application of 3D printing technology in the field of mold manufacturing. Based on current technological trends and limitations， future directions for the development of intelligent mold manufacturing systems are proposed.

Key words: mold manufacturing, intelligent production, three?dimensional printing

中图分类号:

TQ320.66

冯超, 汪顺国, 朱坚. 3D打印技术在模具智能化制造中应用的研究进展[J]. 中国塑料, 2025, 39(11): 137-141.

FENG Chao, WANG Shunguo, ZHU Jian. Research progress in 3D printing technology for intelligent mold manufacturing[J]. China Plastics, 2025, 39(11): 137-141.

图/表 4

图1 FDM 3D打印技术示意图［7］

Fig.1 Schematic diagram of FDM 3D printing technology［7］

图2 （a）、（c）、（e）CAD模型的横截面；（b）方形模型；（d）机械测试样品；（f）螺旋仪［18］

Fig.2 （a）、（b）、（c） Cross⁃section of the CAD model；（b）Square model；（d） Mechanical test samples；（f）Spiral［18］

图3 （a）实验方法示意图；（b）刀具模具三维（3D）模型；（c）目标产品模具三维模型；（d）打印聚合物模具侧视图照片

Fig.3 （a） Schematic diagram of the experimental method；（b） Three⁃dimensional （3D） model of the tool mold；（c） Three⁃dimensional model of the target product mold；（d）A side view photo of the polymer mold

图4 铸造砂型3D打印机［34］

Fig.4 Casting sand mold 3D printer［34］

参考文献 40

[1]	ZHOU X， REN L， SONG Z， et al. Advances in 3D/4D printing of mechanical metamaterials： From manufacturing to applications［J］. Composites Part B： Engineering， 2023， 254： 110585.
[2]	肖婷，刘坚. 模具制造中3D打印技术的应用研究［J］. 工业设计， 2019， 05： 154⁃155.
[3]	KHOSRAVANI M R， NASIRI S， REINICKE T. Intelligent knowledge⁃based system to improve injection molding process［J］. Journal of Industrial Information Integration， 2022， 25： 100275.
[4]	CHUAN Y， TANG H. Study on direct fabrication of ceramic shell mold with slurry⁃based ceramic laser fusion and ceramic laser sintering［J］. slurry⁃based ceramic laser fusion and ceramic laser sintering The International Journal of Advanced Manufacturing Technology， 2012， 60： 1 009⁃1 015.
[5]	贺超良，汤朝晖，田华雨，等. 3D打印技术制备生物医用高分子材料的研究进展［J］. 高分子学报， 2013，（6）： 722⁃732.
[6]	关博文，张代军，王成博，等. 基于FDM的连续纤维增强复合材料3D打印技术研究进展［J］. 复合材料科学与工程， 2024， 01（08）： 1⁃10.
[7]	MAKKI T， VATTATHURVALAPPIL S H， THERAVALAPPIL R， et al. 3D and 4D printing： A review of virgin polymers used in fused deposition modeling［J］. Composites Part C： Open Access， 2024， 14： 100472.
[8]	王东立，梁宏斌. FDM在模具制造中精度及强度的研究［J］.机械设计与制造. 2016（01）： 112⁃114+118.
[9]	郝鹏. 3D打印模具常见问题的解决方法［J］. 中国铸造装备与技术，2018， 53（04）： 47⁃51.
[10]	王志勇. FDM打印模具的制作及影响因素［J］. 中国铸造装备与技术， 2018， 53（05）： 43⁃45.
[11]	KARIZ M， SERNEK M， OBUCINA M， KUZMAN M K. Effect of wood content in FDM filament on properties of 3D printed parts［J］. Materials Today Communications， 2018， 14： 135⁃140.
[12]	AYRILMIS N. Effect of layer thickness on surface properties of 3D printed materials produced from wood flour/PLA filament［J］. Polymer Testing， 2018， 71： 163⁃166.
[13]	CHEN S， WANG C， ZHENG W， et al. Effects of particle size distribution and sintering temperature on properties of alumina mold material prepared by stereolithography［J］. 2022， 48（15）： 6 069⁃6 077.
[14]	李东方，陈继民，袁艳萍，等. 光固化快速成型技术的进展及应用［J］. 北京工业大学学报， 2015， 41（12）： 1 769⁃1 774.
[15]	王广春，袁圆，刘东旭. 光固化快速成型技术的应用及其进展［J］. 航空制造技术， 2011，（6）： 26⁃29.
[16]	靳逸飞，丁永春，温家浩. 立体光固化增材制造技术应用现状及展望［J］. 金属加工， 2023，（3）： 18⁃23.
[17]	史耀君，张晓东，缪锋，等. 立体光固化成型技术在机车零部件设计与铸造中的应用［J］. 机车车辆工艺， 2019（1）：22⁃23+38.
[18]	VIGANò D， BALZAROTTI R， SANTOLIQUIDO O， et al. A preliminary investigation of gyroids made of W⁃Cu composite materials produced by investment casting into SiO2⁃based molds 3D⁃printed by stereolithography［J］. Materials & Design， 2023， 234： 112361.
[19]	WANG C， ZHOU Y. Stereolithography⁃assisted sodium alginate⁃collagen hydrogel scaffold with molded internal channels［J］. Manufacturing Letters， 2024， 41： 375⁃383.
[20]	MILOVANOVI A， MILOEVI M， MLADENOVI G， et al. Experimental dimensional accuracy analysis of reformer prototype model produced by FDM and SLA 3D printing technology［J］. Springer， Cham， 2019， 54： 84⁃95.
[21]	SURACE R， BASILE V， BELLANTONE V， et al. Micro injection molding of thin cavities using stereolithography for mold fabrication［J］. polymers， 2021， 13： 1 848.
[22]	DIZON J R C， VALINO A D， SOUZA L R， et al. 3D Printed Injection Molds Using Various 3D Printing Technologies［J］. Materials Science Forum， 2020， 1005： 150⁃156.
[23]	HARRIS R A， HAGUE R J M， DICKENS P M. The structure of parts produced by stereolithography injection mould tools and the effect on part shrinkage［J］. International Journal of Machine Tools and Manufacture， 2004， 44（1）： 59⁃64.
[24]	CERDAN K， BRANCART J， CONINCK H D， et al. Laser sintering of self⁃healable and recyclable thermoset networks［J］. European Polymer Journal， 2022， 175： 111383.
[25]	STAMPONE B， RAVELLI M， GIORLEO L， TROTTA G. Thermal behaviour of resin inserts for micro injection moulding： a FEM analysis［J］. Procedia Computer Science， 2023， 217： 1 360⁃1 369.
[26]	WEI Q， ZHONG J， XU Z， et al. Microstructure evolution and mechanical properties of ceramic shell moulds for investment casting of turbine blades by selective laser sintering［J］. Ceramics International， 2018， 44（11）： 12 088⁃12 097.
[27]	费磊，邢娜，孙晶. 基于SLS汽车零件铸造模具快速成型技术的研究［J］. 自动化技术与应用， 2018， 37（06）： 130⁃133.
[28]	F R， A M， T⁃K HV. 3Dprinting based on imaging data：review of medicala pplications［J］. International Journal of Computer As⁃sisted Radiology&Surgery， 2010， 5（4）： 335⁃341.
[29]	王世崇，朱雨薇，吴瑶，等. 光固化 3D 打印技术及光敏树脂的开发与应用［J］. 功能高分子学报， 2022， 35（01）： 19⁃35.
[30]	RAZAVI BAZAZ S， KASHANINEJAD N， AZADI S， et al. Rapid Softlithography Using 3D‐Printed Molds［J］. Advanced Materials Technologies， 2019， 4（10）： 1900425.
[31]	KIM H， KIM J I， RYU S S， JEONG H. Cast WC⁃Co alloy⁃based tool manufacturing using a polymeric mold prepared via digital light processing 3D printing［J］. Materials Letters， 2022， 306： 130979.
[32]	WANG L， LIU X， WANG G， et al. Partially stabilized zirconia moulds fabricated by stereolithographic additive manufacturing via digital light processing［J］. Materials Science and Engineering： A， 2020， 770： 138537.
[33]	Licciulli A.， Corcione C. E.， Greco A.， et al. Laser stereolithography of ZrO₂ toughened Al₂O₃ ［J］. Journal of the European Ceramic Society， 2005， 25（9）： 1 581⁃1 589.
[34]	LIU H， LEI T， PENG F. Compensated printing and characterization of the droplet on the binder migration pattern during casting sand mold 3D printing［J］. Journal of Manufacturing Processes， 2023， 108： 114⁃125.
[35]	HARTMANN C， SILBERHORN J， ERHARD P， GüNTHER D. On the mechanism of binder migration in furan binder jetting of sand molds and cores［J］. Additive Manufacturing， 2024， 83： 104073.
[36]	SIVARUPAN T， BALASUBRAMANI N， SAXENA P， et al. A review on the progress and challenges of binder jet 3D printing of sand moulds for advanced casting［J］. Additive Manufacturing， 2021， 40： 101889.
[37]	YANG H， SHAN Z， YAN D， et al. Advances in Digital Multi⁃Material Composite Sand⁃Mold Binder⁃Jetting Forming Technology and Equipment［J］. Additive Manufacturing Frontiers， 2024， 3（2）： 200138.
[38]	BLANCO⁃ALEGRE C， CALVO A I， CASTRO⁃SASTRE M A， et al. Analysis of gaseous emission and particle number size distributions in metal casting processes with binder jetting moulds［J］. Building and Environment， 2024， 252： 111297.
[39]	RODRíGUEZ⁃GONZáLEZ P， FERNáNDEZ⁃ABIA A I， CASTRO⁃SASTRE M A， BARREIRO J. Heat treatments for improved quality binder jetted molds for casting aluminum alloys［J］. Additive Manufacturing， 2020， 36： 101524.
[40]	于泓，戴有华. 快速模具技术在摩托车齿轮箱盖制造中的应用［J］. 装备制造技术， 2009（2）： 145⁃146.

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[1]	曲道鹏, 张涛, 华晨曦, 宋欣雨, 程昌利, 刘禹, 王震宇. 高强电磁屏蔽环氧复合材料的3D打印工艺研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(9): 24-29.
[2]	于佳滨, 王非, 石文天, 蒋雅婷. 模具的智能化制造研究进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(7): 100-105.
[3]	赵云浦, 万周原野, 齐云赓, 李海明. 木质纤维素及其衍生物在墨水直写式3D打印中的应用进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(10): 114-121.
[4]	相利学, 唐波, 周刚, 代旭明, 王二轲, 姜涛, 吴新锋. 3D打印技术在高导热复合材料中的应用研究[J]. 中国塑料, 2023, 37(9): 125-132.
[5]	汪杰, 张伟蒙, 胡晶. 聚乳酸⁃羟基乙酸共聚物涂层对聚乳酸3D打印支架的性能影响[J]. 中国塑料, 2023, 37(1): 1-7.
[6]	张伟蒙, 汪杰, 胡晶. 3D打印骨组织支架孔隙结构对支架性能影响的研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(12): 155-166.
[7]	孟浩, 袁美霞, 华明. ABS的3D打印制品表面质量研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(6): 74-79.
[8]	王晨蕾, 胡浩, 乔雯钰. 3D打印用聚对苯二甲酸乙二醇酯的研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(5): 24-31.
[9]	宋聪雨, 郑凯. 连续纤维增强复合材料3D打印中国专利分析[J]. 中国塑料, 2021, 35(4): 72-78.
[10]	任礼, 白海清, 鲍骏, 贾仕奎, 秦望, 安熠蔚. 螺杆挤出式3D打印机结构设计与仿真分析[J]. 中国塑料, 2021, 35(4): 98-105.
[11]	张莉彦, 高丽洁, 马昊鹏, 马具彪, 杨卫民, 焦志伟, 于源. 非溶剂致相分离3D打印聚合物的成型工艺研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(11): 71-76.
[12]	谭玉林, 王翠翠, 李明鹏, 王戈, 程海涛. 抗氧剂1010对3D打印用聚乳酸氧化降解性能的影响[J]. 中国塑料, 2021, 35(1): 84-90.
[13]	祖钰, 任亚男, 胡晶. 聚乳酸／聚（3⁃羟基丁酸⁃co⁃3⁃羟基戊酸酯）共混材料3D打印线材改性研究[J]. 中国塑料, 2020, 34(7): 36-43.
[14]	张春蕊, 鞠锦勇. 不同填充率下FDM 3D打印预制件建模及力学性能分析[J]. 中国塑料, 2020, 34(6): 66-72.
[15]	叶旋, 涂华锦. 3D打印用ABS研究进展[J]. 中国塑料, 2019, 33(12): 101-108.