第二章 快速成形與快速模具技術
2.2 快速模具技術
快速模具(Rapid Tooling, RT)技術，是一種由快速成形技術所衍生的技 術；簡言之，即是一種直接或間接以快速成形製作模具的技術。1994 年世界 著名的普惠引擎公司(P&W)應用 RT 精密鑄造技術開發 2000 件引擎鑄件，結 果較以往節省十倍經費(美金 700 萬→美金 70 萬)，而且工時節省 70%。由此
可見，有了快速模具技術，產品可以快速的被製造出來，使RP 在研發階段的 利益，直接延伸到生產階段的利益，不僅縮短產品生產週期，而且實現同步工 程(Concurrent engineering)。
快速模具技術的發展很快，以模具製造方法來分類，可分為三大類：鑄 造模(Casting mold)、原型翻製模具(Master mold，即間接造模法，Indirect tooling)、直接造模法(Direct tooling) [21-23]。
(1) 鑄造模：在鑄造模具的應用上，可分成兩大類：砂模鑄造(Sand casting)及 精密鑄造(Investment casting)。
砂模鑄造主要是以 RP 原型取代傳統木模，其中 LOM 原型因為使用紙材 料製造，與木材原型的質感很接近，故國外著名車廠GM、Ford 均普遍使 用開發製作複雜的汽車進排氣岐管原型。另外，德國 EOS 公司的 EOS-S 機器可以直接製作砂模，但是尺寸較小，未普遍使用。
至於精密鑄造的應用，以脫蠟鑄造(Lost wax)為主；直接以 RP 原型取代傳 統蠟模型，精密鑄造製作金屬零件。德國賓士汽車公司以SLA QuickCastTM 精密鑄造技術開發引擎，縮短時間2~3 月，並節省成本約美金 15 萬，可 模具。從生產數十件的矽膠模(Silicon rubber mold)、數百件的樹脂模(Epoxy mold)，到數千件的噴塗金屬模(Spray metal mold)，及數萬件的 3D Systems Keltool 製模技術。
(3) 直接造模法：直接由 RP 加工出所需要的模仁形狀，經後處理即可使用。
例如Direct AIM(3D Systems)、SLS RapidTool(DTM)、DMLS(EOS)等。
有關工研院在快速模具一系列研究的文獻回顧，分述如下： (Master mold)，以 MRM(Mitsubishi Chemical Rapid Molding System)翻製樹脂模 具(圖 2.14)。此種金屬樹脂含有 70%鋁粉及 30%環氧樹脂 Epoxy，當加入硬化 劑均勻攪拌後使金屬樹脂硬化而達成。結果指出樹脂模強度不如金屬模，因此 其注射量應先不足，再逐次調整適量。注射壓力也應從計算之壓力約20~30%
開始調整，逐次增加至適當之壓力。
快速模具在塑膠射出之應用[26]：本研究係應用光造形法之雷射立體成型 (Stereolithography, SL)技術製作複合模具(圖 2.15 )，以開發生產百件塑膠產品 的快速原型模。同時，設計者在同步工程精神下，參予並掌握整個設計、製模 與生產流程。選定電子類塑膠產品外殼為模型，應用3D CAD 完成產品與公母 模設計， SLA 製作公母模仁，樹脂硬化成形完成射出模具。本研究之關鍵有 快速成型技術，真空成型技術，模具設計與組裝技術，塑膠射出成型與測試技 術。結果顯示此複合模具，可適用如ABS、PP、PE、PS 等工程塑膠之射出成 形產品。
光硬化樹脂模具之射出成形特性研究[27]：本研究是使用標準化模座將 SL 模仁固定於模框內，進行塑膠射出成形，以測試 SL 模具特性參數，其中射
出溫度、壓力與冷卻時間是實驗參數。實驗材料為PP 塑料，射出成形設備為
(1)創意與概念模型(Concept Model)：RP 朝低價、高性能之桌上型發展，像是 一般印表機成為辦公室標準配備，即稱為 3D Printers。產品設計者在完成 3D