降低成本、提高質(zhì)量、提高效率的實(shí)踐是模具企業(yè)不斷增強競爭力的必由之路，基于選擇性激光熔化工藝的3D打印技術(shù)為實(shí)現這些目標提供了新的可能性。通過(guò)使用3D印刷的異形水路和航線(xiàn)，在整個(gè)注射成型周期中提高模具質(zhì)量和降低成本已被業(yè)界普遍接受。
然而，由于用戶(hù)最初對粉末性能和成本的擔憂(yōu)以及缺乏模具制造行業(yè)的應用知識，添加劑制造在模具制造領(lǐng)域的應用速度仍然很慢。通常模具廠(chǎng)商風(fēng)險意識很強，在生產(chǎn)注塑模具時(shí)也需要保持成本最低的優(yōu)勢，所以模具廠(chǎng)商承受著(zhù)相當大的壓力。如果在模具中使用添加劑制成的模芯，其優(yōu)勢是明顯的，但同時(shí)也增加了一定的成本。那么，能否應用3D打印技術(shù)，降低模具整體成本呢？當然！嫁接印刷技術(shù)應運而生。
在“嫁接印花在金屬添加劑制造中的應用”研討會(huì )上，GF加工方案分析了嫁接印花、嫁接印花基材和熱處理的應用意義和面臨的挑戰，并通過(guò)監控分享了嫁接印花的新方法和應用案例。該方法對于實(shí)現嫁接3D打印件與原模具的精確對接，保證嫁接模具的質(zhì)量具有重要意義。
嫁接印刷是指在現有材料上完成零件添加劑的制造過(guò)程，而不是從頭開(kāi)始?；逡话闶峭ㄟ^(guò)銑削和還原材料制造的，而3D打印在上面的部分是通過(guò)添加材料制造的。因此，也有人把這種制造方法稱(chēng)為混合制造。
在客戶(hù)應用方面，對嫁接印花的需求從未停止過(guò)，并且呈上升趨勢。嫁接印花最初的發(fā)展是為了降低成本。比如在模具行業(yè)，3D打印保形水路只用于一些需要優(yōu)化水路的部位，而傳統的直水路則用于沒(méi)有積熱的部位。這種混合制造可以有效降低模具的制造成本。
隨著(zhù)3D打印的應用類(lèi)型越來(lái)越多，一些模具制造用戶(hù)意識到，如果使用3D打印來(lái)制造大而密的結構，不僅打印時(shí)間長(cháng)，而且內應力集中，因此零件中的大而密的結構更適合進(jìn)行減料加工。所以對于這類(lèi)零件，3D打印只在必要的部位使用，也就是嫁接打印非常流行。
/兩種不同的材料可以嫁接在一起嗎？
懂焊接技術(shù)的用戶(hù)可以理解，用于嫁接印刷的基材和嫁接材料應該是同一種材料。但是實(shí)際使用中還是有很多困難。因為傳統材料的品牌很多，比如鋼鐵，但是能用于金屬3D打印的材料很少。所以不同鋼種嫁接后的強度能否滿(mǎn)足要求，成了客戶(hù)的一大疑問(wèn)。
粉床3D打印需要用基材制造。其實(shí)基材的使用也是一個(gè)嫁接印刷的過(guò)程，只是嫁接的基材比較大，比較平整。
理論上，當基板和零件采用相同的材料制成時(shí)，材料經(jīng)過(guò)加熱和冷卻后的收縮是一致的，零件不會(huì )開(kāi)裂。但是，實(shí)踐和理論是有區別的。例如，當印刷不同的鋼和超合金時(shí)，可以使用鋼基材，這意味著(zhù)在3D印刷期間，大多數鋼和可用的超合金之間的收縮率幾乎沒(méi)有差異。
在嫁接印花領(lǐng)域，這個(gè)理論也是可以應用的。理論上并不認為只有相同的材料才能嫁接在一起。其實(shí)兼容的材料范圍更廣。
/定位。
嫁接印花的技術(shù)難點(diǎn)在于定位。3D打印的工作區域要與承印物完全重合，否則會(huì )錯位。如果零件內部有流道，錯誤的定位會(huì )導致流道錯開(kāi)，從而導致零件達不到設計要求。對于要求高的零件，只有尺寸公差小于0.1mm時(shí)，才是有效的嫁接。
嫁接印刷過(guò)程中，除了XY方向的定位精度外，Z軸的定位總是容易被忽略。在嫁接印刷上做了一些探索工作的用戶(hù)開(kāi)發(fā)的嫁接方法大多只考慮了XY方向的定位，對于Z軸的定位缺乏科學(xué)有效的手段，主要依靠目測和手感。
嵌入深度定位不準確還是個(gè)小問(wèn)題。裂縫和漏水大部分是由于基板的平面度沒(méi)有調整好，導致嫁接后局部位置融合和應力集中導致疲勞失效的問(wèn)題。
接下來(lái)，簡(jiǎn)單介紹了幾種常見(jiàn)的嫁接印刷品定位方法。
四種常見(jiàn)的定位方法。
具有R&D能力的制造用戶(hù)開(kāi)始自行開(kāi)發(fā)解決方案。目前主流的方法有四種，分別是真空焊接、標記定位、膠水定位和夾具定位。
/真空焊接。
焊接是最直觀(guān)的解決方案開(kāi)發(fā)思路。焊接作為最傳統的連接兩個(gè)零件的方式，自然成為最簡(jiǎn)單的解決方案。
在眾多焊接方法中，真空焊接的應用較為成熟。兩部分通過(guò)高溫高壓融合在一起，強度和精度得到很好的保證。然而，真空焊接的缺點(diǎn)是，在通過(guò)機械壓力結合之前，兩個(gè)部件都需要具有大的平行平面。如果零件的結構不能滿(mǎn)足要求，如尖頂，不能用真空焊接進(jìn)行焊接。而且真空焊接只能焊接一層，如果是多層結構，一般會(huì )出現疲勞問(wèn)題。
/標記定位。
標記定位法是用標記器將基體表面涂黑，然后安裝到設備上，用激光燒結一層，不撒粉。燒結部分的顏色由于受熱揮發(fā)，金屬原有的顏色漏出，沒(méi)有燒結的地方還是黑色。通過(guò)不斷調整位置，最終完成定位。
標記定位與其說(shuō)是定位方法，不如說(shuō)是驗證方法。用戶(hù)通過(guò)窮舉法不斷驗證設計位置，完成定位。雖然略顯笨拙，但非常有效。這種在艱難時(shí)期具有革命性浪漫氣息的解決方案，在嫁接印花的最初發(fā)展中做出了巨大貢獻。其定位精度和效果顯著(zhù)，很多用戶(hù)仍在使用這種方法。
/膠水定位法。
標記定位法雖然有效，但效率太低。印刷部分一旦嫁接，勞動(dòng)強度大。為了解決這個(gè)問(wèn)題，實(shí)現基板的快速定位，膠水定位法應運而生。
首先，把基質(zhì)和要嫁接的部分考慮為一個(gè)部分。制作一個(gè)三維模型，用這個(gè)模型在基板上只打印1-2層，這樣基板底面的外輪廓就會(huì )留在基板上(其實(shí)是實(shí)心的，但這種定位方法只需要輪廓)。然后，將基板粘在基板上，與此輪廓重合。嵌入找平后，從嫁接層印刷設備完成定位。
這種定位方法的優(yōu)點(diǎn)是，將兩個(gè)零件視為一個(gè)零件，不需要重復調整，一次操作就可以完成定位，降低了大量的工作強度。
/夾具定位方法。
在材料還原加工和測量領(lǐng)域，零位是一個(gè)基本概念。夾具也是在零定位基礎上發(fā)展起來(lái)的成熟定位工具。
升降平臺上3D打印機的基板中心也是XY=0的位置。然后XY定位可以通過(guò)設計專(zhuān)用夾具來(lái)完成。特別是在一些嫁接印刷部件的量產(chǎn)領(lǐng)域，自主研發(fā)的夾具比例非常高。而且?jiàn)A具直接用3D打印機打印，可以一次定位，重復使用。
