【案例研究】米其林如何用SLM金属3D打印制作轮胎模具

早在十年前米其林轮胎便已经开始探索金属3D打印在轮胎模具方面应用的可能性。前期的铺垫并非白忙一场，2015年九月，米其林轮胎宣布跟Fives Group集团合资成立一个致力于“制造工业级别且传统加工无法完成的轮胎模具零件”的新公司。

受米其林轮胎的影响，不少轮胎模具的制造厂商也纷纷将目光投向日渐火热的金属3D打印行业寻求新的解决方案。轮胎制作工艺的最后一步是在闭合模具中对轮胎进行硫化，硫化可以赋予橡胶弹性，模具则负责给橡胶塑形，最后成为我们日常所见的轮胎。轮胎公司通常会将模具这部分外包给指定的模具制造公司完成。

如图是传统CNC加工的几个主要步骤：
将铝块的轮廓铣削成所需的形状和曲面；
然后在上面制造沟槽以便后期将轮胎沟槽的模具手动插入；
最后将插入的模具与底部通过激光束焊接制成完整的模具。

在图中所展示的模具可以做出至少四种轮胎沟壑的花纹，然而当花纹变得多而复杂的时候，模具的制造不仅变得困难而且耗费的人力和时间也大幅增加。

金属3D打印可以制造出传统方式很难加工的小而复杂的模具，而且从设计到打印生产出来的周期比传统的建模转CNC的周期短，可以更快地研制新模具新纹路。同时，这些模具厂商对于3D打印的态度还是比较谨慎的，关于模具表面质量、模具圆度、打印速度、打印过程稳定性以及激光烧结是否会造成金属件内部结构缺陷等问题的探讨一直都没有停止过。

全球领先的3D金属打印公司SLM Solutions的全球业务发展主管Ralf Frohwerk 先生一直在关注、促进金属3D打印在轮胎模具方面的应用。他认为，尽管超高精度与高表面质量要求是增材制造的最大挑战，但对于结构复杂的轮胎比如雪地轮胎来说，金属3D打印将会成为很好的解决方案。

如今，作为金属3D打印中的高端品牌，SLM Solutions金属3D打印机已经成功打印出了最薄处厚度只有0.3mm的钢轮胎模具，免去了冲压、折弯这些价格不菲的工艺，同时还省去了人工安装和焊接的成本。

下图中展示的便是SLM Solutions打印出的轮胎模具，外层是一个铝制的机加工的支撑外壳用以提供足够的强度、稳定性以及圆度，内部是金属打印的模具部分，出于成本的考虑，这部分会在保证模具本身强度的同时尽量做得越轻越薄。

Frohwerk乐观地看待了关于金属3D打印技术在打印成型精度方面的不足，他说“我们在过去三年里完成了很多令人瞩目的进步和成就”，SLM Solutions提供的打印精度已经是金属3D打印行业中的佼佼者。可以期待的是，金属增材制造技术将会在不远的未来进一步发展同时减少后续加工的需求。

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参考资料：Dr Georg Schlieper, MetalAdditive Manufacturing gains ground in the tyre industry [J], MetalAdditive Manufacturing | Summer 2017, Vol 3 No. 2: 81 - 86.

来源：三的部落