隨著全球公路建設(shè)和汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車對(duì)輪胎的性能要求在不斷提升，輪胎結(jié)構(gòu)也在不斷改進(jìn)，輪胎花紋樣式隨之持續(xù)更新。因此對(duì)輪胎模具特別是高精度子午線輪胎模具的質(zhì)量要求越來(lái)越嚴(yán)格。

       各類車輛輪胎是由輪胎模具硫化成型制造的，輪胎模具的作用包括硫化和成型。輪胎產(chǎn)品中的花紋、圖案、字體及其他外觀特征皆由輪胎模具成型而來(lái)。對(duì)于精密子午線輪胎而言，輪胎花紋的加工精度直接影響到輪胎的性能。這對(duì)輪胎花紋加工提出的了挑戰(zhàn)。

       3D打印技術(shù)已逐漸融入到了輪胎模具花紋的制造工藝中。在《鋼片還是復(fù)雜花紋一體化模具? 3D打印在輪胎模具制造中的兩種應(yīng)用》一文中，3D科學(xué)谷曾結(jié)合案例透視了金屬3D打印技術(shù)在輪胎模具鋼片制造、花紋塊模具制造中的應(yīng)用、價(jià)值以及潛在應(yīng)用。

        在過(guò)去的5年，不僅金屬3D打印在輪胎模具的加工方面獲得了長(zhǎng)足的技術(shù)發(fā)展，塑料3D打印通過(guò)與精密鑄造工藝的結(jié)合在輪胎模具方面獲得了獨(dú)樹(shù)一幟的發(fā)展。本期，3D科學(xué)谷將結(jié)合聯(lián)泰科技的塑料3D打印在輪胎模具領(lǐng)域的解決方案，透視光固化3D打印技術(shù)怎樣融入高性能輪胎的模具制造中，如何為輪胎模具鑄造工藝創(chuàng)造附價(jià)值。

 輪胎模具分類及制造工藝

         輪胎模具是一種耗材產(chǎn)品，其市場(chǎng)規(guī)模的變化與輪胎產(chǎn)量的變化基本一致。根據(jù)信達(dá)證券的數(shù)據(jù)，2021年全球輪胎模具市場(chǎng)規(guī)模約150億元。全球汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)入成熟期，增速放緩，但預(yù)計(jì)隨著疫情影響逐漸消退，需求將會(huì)復(fù)蘇，全球輪胎模具市場(chǎng)規(guī)模有望保持低速穩(wěn)增狀態(tài)，預(yù)計(jì)到2025年達(dá)174億元。此外，輪胎花紋改良更新速度較快，實(shí)際生產(chǎn)中只有 20%的輪胎模具是因損耗需要更新，而 80%是由于過(guò)時(shí)等原因，也就是說(shuō)多數(shù)輪胎模具制造需求源于下游應(yīng)用市場(chǎng)對(duì)于產(chǎn)品迭代的需求。

輪胎模具是高技術(shù)含量、高精密度和高附加值的產(chǎn)品，是一種個(gè)性化屬性較強(qiáng)的模具。因輪胎模具的質(zhì)量直接影響到輪胎的質(zhì)量。

© 3D科學(xué)谷白皮書(shū)

如按照胎體結(jié)構(gòu)劃分，輪胎分為斜交線輪胎和子午線輪胎。2019年，全國(guó)汽車輪胎的子午化率已達(dá)94%，本文接下來(lái)將要探討的也是子午線輪胎模具。

子午線輪胎可根據(jù)簾線材料的不同分為半鋼絲子午線輪胎和全鋼絲子午線輪胎，分別對(duì)應(yīng)的模具為半鋼子午線輪胎模具和全鋼子午線輪胎模具。近年來(lái)，輪胎模具的發(fā)展趨勢(shì)為結(jié)構(gòu)上從兩半模具發(fā)展到活絡(luò)模具，材質(zhì)上包括鋼質(zhì)和鋁質(zhì)。

輪胎的性能包括具有優(yōu)越的耐磨性、防滑性、散熱性、排水性、操作穩(wěn)定性等，這些性能要求對(duì)輪胎模具的花紋結(jié)構(gòu)提出了特殊要求與挑戰(zhàn)。子午線輪胎模具中的花紋結(jié)構(gòu)往往呈現(xiàn)出空間三維扭曲，弧度多，角度多的特點(diǎn)。高性能子午線輪胎（如：冬季胎或雪地胎）花紋塊中的窄縫是由模具上相對(duì)應(yīng)的鋼片成型的。

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子午線輪胎模具花紋制造工藝包括：手工鋼片鑲嵌、電火花加工、精密鑄造、高速雕刻花紋。除此之外金屬3D打印有望成為一種新的輪胎模具一體化花紋塊制造方式。

手工鑲嵌鋼片-若模具上鋼片數(shù)量少，并且鋼片高度較大時(shí)，通常采用人工鑲嵌方式。但是當(dāng)模具中鋼片數(shù)量多并且密集時(shí)，若采用鑲嵌的方式來(lái)加工鋼片，由于缺少操作空間致使鑲嵌時(shí)和壓緊時(shí)工具很難施展，并且勞動(dòng)強(qiáng)度大，人工鑲嵌則不可避免的會(huì)損傷模具表面，鑲嵌后的鋼片精度和牢固性也難以保證。金屬3D打印制造鋼片是目前輪胎模具企業(yè)主要的3D打印應(yīng)用方向，在應(yīng)對(duì)少量、多樣化和復(fù)雜的鋼片方面發(fā)揮了價(jià)值，但仍無(wú)法克服鑲嵌方式本身的挑戰(zhàn)。

精密鑄造-通常用于生產(chǎn)半鋼輪胎模具，該工藝在零件的復(fù)雜性和材料適應(yīng)性方面具有優(yōu)勢(shì)。但鑄型的制造流程繁瑣，需要的工藝裝備多，成本較高。光固化3D打印技術(shù)融入鑄造流程中，有望通過(guò)數(shù)字化制造的屬性提高帶有復(fù)雜花紋的輪胎模具鑄造的精密度和效率，在應(yīng)對(duì)輪胎花紋更新?lián)Q代需求時(shí)，也易于在模具制造環(huán)節(jié)中做出靈活的反應(yīng)。

電火花加工-在加工復(fù)雜型腔、微孔和超硬、脆性材料等方面具有不可替代的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，是模具制造中不可或缺的加工方法。電加工方式存在的挑戰(zhàn)包括電極損耗比較大，型腔花筋根部容易出現(xiàn)圓角等。

高速雕刻花紋-高速加工技術(shù)用于制造模具具有切削效率高、加工精度高、表面質(zhì)量好等優(yōu)勢(shì)。但是設(shè)備和刀具成本較高，投入較大；對(duì)于花紋鋼片比較多、花紋銳角較尖的花紋圖案，存在加工難度很大的問(wèn)題。

金屬3D打印花紋塊制造-在制造鋼片一體化花紋塊方面存在獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。但在生產(chǎn)成本及滿足尺寸精度和表面光潔度要求方面仍存在挑戰(zhàn)。該技術(shù)目前仍處于應(yīng)用探索早期。

(責(zé)任編輯：admin)

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