3D列印金屬模具將加速美國汽車製造業革新

美國能源部橡樹嶺國家實驗室最新研究顯示，相較傳統工法，3D列印金屬模具能以更快速、更具成本效益且靈活的方式，量產汽車用大型複合材料部件。這項在製造示範設施（MDF）進行的研究證實，大規模積層製造技術特別適合打造複雜金屬模具，其高效率可望推動輕量化複合材料在汽車產業的應用。

主導研究的橡樹嶺製造機器人與控制組專家Andrzej Nycz指出：「這項技術能透過更智慧、快速的工具製造方式，協助美國重建工業競爭力，讓我們更接近自動化智能生產的願景。」傳統金屬模具製造需從大型鍛鋼塊切削成型，不僅耗費高達98%的原始材料，供應鏈延誤更常導致數月交期。反觀積層製造採用普遍可得的焊絲為原料，以層層堆疊方式將材料浪費控制在10%左右。

這項技術還能實現傳統機加工難以達成的複雜模具結構，例如內部加熱流道。Nycz強調：「幾何形狀越複雜，積層製造的優勢就越顯著。」研究團隊與複合材料解決方案公司（CCS）合作，實際列印出帶有精密內部結構的大型電池外殼模具驗證概念。

團隊採用林肯電氣公司的氣體金屬電弧焊（GMAW）製程，以不鏽鋼ER410焊絲列印出兩組近淨形模具。該技術透過電弧熔解消耗性焊絲逐層堆積金屬，並以保護氣體防止污染。研究人員運用特殊刀具路徑策略，在維持強度的同時達成輕量化目標。後續分析確認，這組輕量化模具完全符合結構性能要求，為高性能生產工具開創嶄新可能性。

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