快速原形制造（RP）正被越來越多地用于制造吹塑制品和熱成型制品生產用的原形模具或短期生產用的模具。通常的快速原形制造包括：熔融沉積成型（FDM）、三維印刷和立體光刻成型（SL）。采用此類技術開發(fā)模具所需的時間更短，成本更低。隨著更堅固、耐熱性能更好以及加工精度更高的新型快速成形材料的推出，目前快速原形制造獲得了更廣泛的應用。 RT找到了合適的位置 在過去的10年里，人們對可替代傳統(tǒng)機械方法的快速模具制造（RT）技術有著很高的期盼。然而，由于涉及到加工精度、強度和表面處理等方面的問題，這些多數(shù)基于快速原形制造（RP）的快速模具制造技術，在通用模具制造領域中只獲得了很小的份額。 但是，最近RP/RT材料的進步已經(jīng)促使加工商和OEM廠商重新開始重視RT技術，這在吹塑成型和熱成型領域中表現(xiàn)的尤為明顯。據(jù)報道，RT技術已經(jīng)在此類加工領域中贏得了市場的認可，其原因是，這類加工對RT材料的抗沖擊性、耐壓性和耐熱性等的要求較低。熱成型是最先采用該技術的加工方法之一，因為它需要在低壓加熱條件下加工，而采用快速模具更易于對工藝過程進行控制。 StratasysInc是在吹塑成型和熱成型方面從事快速模具制造的革新者。該公司的FDM系統(tǒng)從3D計算機輔助設計程序開始，利用擠出的和層壓的熱塑性塑料長絲，一層層地構建塑料模具。同時，一系列“工業(yè)級”的熱塑性塑料，包括ABS、PC、聚苯硫醚砜（PPSF）及其混合物等，則對該體系做了有益的補充。為滿足加工需要，它們被要求提供“堅固”的特性。例如，要求PPSF的玻璃化溫度（Tg）是229℃。最近，Stratasys還介紹了其VaporSmoothing技術，該技術使用溶劑對外層材料做平滑處理，從而使表面光潔度得到了明顯改善。 在吹塑成型領域，為盛裝水和碳酸軟飲料（CSD）的原形PET瓶開發(fā)模具有著重要的意義。采用FDM技術，可使原形制品的研制周期從以前的數(shù)周減少到不到5天。此外，PC原形模具的成本也只是鋁質原形模具的1/3～1/2。為此，Stratasys通常推薦將PC材料用于吹塑模具。據(jù)說，它能承受數(shù)百個到數(shù)千個HDPE、PET、PVC、PS或PC制品的短期生產任務。 除了排氣和斷路設計外，F(xiàn)DM模具的設計與機械加工的模具非常相似。由于FDM模具的型腔有少量的孔隙，因此在塑料和模具表面之間的空氣流就可以通過模具本身被排走。為了盡量減少飛邊，在型腔的周邊增加了一個凸起的斜筋。冷卻水道可以被置于模具內，但是Stratasys認為，使用帶有冷卻水道線的標準安裝底板更加簡單快速，因為PC模具易保留一定的熱量，因此更需要冷卻。 一個容器加工商使用FDM技術，在2天內便制造出了一個PC模具，用于生產直徑3in.（76.2mm）、高6in.（152.4mm）的HDPE瓶。該客戶從FDM開始，一直到生產出質量相近的瓶子，前后只用了不到5天的時間。另外一家吹塑成型商，采用FDM模具生產了800個PET瓶以后，模具并沒有出現(xiàn)磨損、變形及尺寸的變化。該認為，如果需要，該模具能生產出數(shù)千件制品。 據(jù)說，目前Stratasys所有的材料都可用于熱成型模具。在滿足應用需求方面，PPSF和PC比ABS擁有更高的玻璃化溫度（Tg）。根據(jù)模具和成型制品的材料不同，F(xiàn)DM模具的壽命一般在100～1000件不等。除了用于排氣的孔隙（就像吹塑成型一樣）和附加在周圍的斜筋之外，其模具的設計與典型的機械加工模具十分相似。盡管冷卻水道可以建在FDM模具中，但一般認為，采用帶有冷卻水道線的標準安裝底板會更加簡單快速。 其他的RP/RT方法 高性能的立體光刻成形樹脂，如DSMSomos的NanoTool，也加速了快速模具制造在熱成型和吹塑成型領域的推廣。采用納米硅填充的環(huán)氧樹脂/丙烯酸酯，其熱變形溫度（HDT）可達260℃。據(jù)報道，它可提供優(yōu)異的側壁質量，與其他快速原形材料和加工過程相比，它具有更高的細節(jié)分辨率。DSMSomos的全球技術服務和應用開發(fā)經(jīng)理BrianBauman介紹說，由NanoTool制成的PET瓶原形模具能生產500～1000個PET瓶。 目前，NanoTool在熱成型包裝領域也得到了快速發(fā)展。AxisPrototypes是位于加拿大蒙特利爾的一家快速模具服務公司，該公司已使用NanoTool完成了大約十幾個快速模具制造項目。這為小批量熱成型加工打開了新的市場，而此前，這是根本不可能實現(xiàn)的。據(jù)介紹，該公司可在4天內完成模具的制造，其模具一般用于生產20～500件食品和消費品包裝。 3D印刷是最經(jīng)濟的熱成型快速模具制造方法之一，其Eden3D印刷系列正被越來越多的加工制造商采用，這些制造商往往需要每天更換模具，單個模具的最大生產量不超過500件。FullCure是Objet的丙烯酸基光敏聚合物系列材料，可為熱成型的食品和消費品包裝帶來細致精美的模具。最近，Objet與一家具有領先地位的玩具制造商共同為新的產品生產線開發(fā)出了一系列原形包裝。