理论上，用于模具的金属3D打印具有明显的优势。选择增材制造 (AM) 而非机械加工或EDM提供了改进模具冷却和循环时间性能的设计机会，以及加速产品开发的可能。但在实践中，最常应用于模具的金属3D打印工艺——直接金属激光烧结 (DMLS) 和定向能量沉积 (DED)——价格昂贵，可能需要与传统加工一样长的时间，并且通常会导致构建完成后模芯或型腔仍不完整。这些金属3D打印件将需要进行机加工以使其达到最终形式和所需的表面光洁度。

Mantle提供了另一种选择。该公司最近开发了TrueShape 3D打印工艺。该方法将金属膏的挤出与高速铣削相结合，以提供在烧结步骤后不需要额外后处理的金属零件。成品模具（或其他金属零件）可以以更快、更少的步骤制造；在许多情况下，以这种方式生产的模具可以直接用于注塑成型。

■通过高速铣削加工成型加上最小的烧结收缩使TrueShape能够提供几乎不需要或不需要后处理的模具和其他金属3D打印部件。照片来源：Mantle

“预处理”以避免后处理

在其他类型的金属3D打印中，“后处理可能需要75%的成本和大量时间，”Mantle创始人兼首席执行官Ted Sorom说。该公司的TrueShape工艺旨在通过最大限度地减少后处理或完全避免后处理来降低成本和交货时间，旨在使3D打印模具更快、更经济实惠。

混合技术通过挤出喷嘴应用由金属粉末和少量液体组成的可流动金属膏 (FMP) 来构建零件。每一层在沉积后都会被干燥以去除液体，只留下金属粉末。高速铣削可以应用于整个打印过程——无论是某一层上，还是在打印结束时。据说由此产生的“绿色”或“棕色”3D打印部件比类似3D打印过程中创建的部件更致密；该公司表示，无需固化或脱脂，零件的最终烧结步骤仅导致9%至11%的收缩。

■这个医疗器械制造商的模具是在一周内打印出来的，在用于生产注塑成型之前不需要表面处理

Sorom说，金属3D打印是“关于获得可以使用的金属零件所需的时间，而不是打印所需的时间”。

打印和烧结在一起可能需要大约两天的时间，但TrueShape的主要优势之一是烧结通常是过程的结束——而不是加工或进一步精加工的一步。通过铣削对零件进行“预处理”，加上低收缩率，意味着Mantle零件可以从烧结炉中取出，其公差和表面光洁度适合立即使用。Sorom指出，两天获得成品零件与两天获得近净零件不同，后者需要额外的后处理。

他说：“这是一种精密零件解决方案。我们想让你按下一个按钮，得到你真正想要的零件。”

更快地获得最终金属零件

与传统处理和其他形式的3D打印相比，TrueShape代表了一种工艺整合，可显着减少从按下按钮到得到最终零件的时间。与基于粉末的3D打印相比，基于挤出的工艺还带来了独特的优势。在典型的粉末床融合工艺中，材料均匀性会影响打印零件的可预测性和质量。使用的金属粉末必须是均质混合物。相比之下，Mantle的FMP材料格式允许混合不同类型和粒度的粉末，以及均匀分布的液体成分，从而在成品中获得更好、更强的微观结构。迄今为止，Mantle已开发出两种材料，H13和P2X（一种P20工具钢替代品），但未来可能会提供其他合金和专有混合物。

与任何3D打印方法一样，该技术确实有其局限性。一方面，烧结步骤限制了可以使用的材料种类，以这种方式制造的零件和工具仅限于当前机器的200mm×200mm×150mm构建体积。

挤压不提供与其他3D打印方法一样多的几何可能性；虽然复杂性是可能的，但这款3D打印机并未针对需要支撑结构的晶格或几何形状进行优化，而是专注于典型注塑模具更常见的设计特征。虽然仅TrueShape就可以提供高精度和表面光洁度，但在某些情况下，成品工具需要通过抛光、铣削或EDM等传统修改方法进行额外的后处理。然而，该系统的经济性（据说大约是DMLS打印机成本的四分之一），连同其整合的打印过程和节省的时间，使其成为其他模具制造方法的有吸引力的替代方案。