摘要
蜡质3D打印技术将数字化设计与千年失蜡铸造工艺深度融合，通过光固化、材料喷射等工艺，实现高精度、复杂结构蜡模的快速成型。该技术有效避免了传统手工雕刻的人为误差，将原本数月才能完成的复杂零部件制作周期缩短至数天，同时显著降低了生产成本。目前已在航空航天、汽车制造、珠宝首饰及工业自动化等领域获得广泛应用，推动精密铸造行业向数字化、柔性化制造转型发展，为小批量、定制化生产提供经济的技术解决方案。
产品介绍
当古老的失蜡铸造遇上现代的蜡质3D打印技术，传统工艺正焕发出新的活力与精确性。
熔模铸造，又称失蜡铸造，是一种距今已有数千年历史的精密铸造技术。我国的失蜡法至迟起源于春秋时期，用蜡制作所要铸成零件的蜡模，然后涂以泥浆形成泥模，泥模晾干后烘烧，使蜡熔化流出，形成空腔铸模，最终浇注金属液得到铸件。
在过去一个世纪里，这个工艺流程经过许多革新，但是制作复杂零部件所需的工模具还是非常耗时和缓慢的——制作时间得以月计算，费用也可能达到数十万美元。
01 蜡质3D打印的技术原理
蜡质3D打印技术主要采用三种工艺路线：FDM（熔融沉积成型）、材料喷射和光固化技术。
FDM技术使用蜡质线材，通过加热挤出逐层堆积成型。研究表明，优化参数组合为：气压0.18MPa，喷嘴直径0.6mm，喷嘴温度68℃，移动速度30mm/s，喷嘴与基板距离0.5mm。
材料喷射技术则使用两个打印头来喷射两种不同材料：一种是零件的主要材料，另一种是可溶性支撑材料。
光固化技术使用蜡质树脂，通过光固化反应逐层固化，能够实现较高的精度和表面质量。
02 跨越时间的精度对话
传统失蜡铸造依靠工匠手工雕刻蜡模，精度和一致性受限。而蜡质3D打印技术直接从数字文件到蜡模，减少了人为误差因素。
3D Systems公司的ProJet MJP 2500W Plus打印机提供的ZHD打印模式，层厚可达8μm，分辨率高达1200 x 1200 x 3200 DPI。这种精度水平是手工雕刻难以达到的。
高精度打印意味着更光滑的表面与高保真度，能够减少执模、抛光需求，从而有效降低金耗，并缩短后道加工工序。
03 效率变革：从数月到数天
传统熔模铸造中，制作复杂零部件的工模具可能需要花费数月乃至超过一年的时间，成本也需要耗费2万美元到3万美元。
蜡质3D打印改变了这一局面。Vaupell公司通过3D打印技术，将一个直径66厘米的零部件原型的制作时间从数月缩短到2-3天，成本从数万美元降至约6000-1.5万美元。
3D Systems的MJP 300W打印机提供四种打印模式，可根据不同需求调整打印速度和质量，较高生产效率达到240立方厘米/小时。
04 成本结构的变革
蜡质3D打印带来了熔模铸造成本结构的变化。省去开模费用和时间，使得小批量生产也变得更加经济可行。
三帝科技推出的3DP蜡型打印系列设备，基于粘结剂喷射成型技术，实现远超激光成型的加工速度，显著缩短加工周期，降低材料成本。
同时，因无需开模和支撑结构而进一步提升了生产效率。采用晶态蜡材料具有较好的消失性和较低的灰分，能够减少铸造缺陷，提升成品率。
05 设计自由度的提升
传统熔模铸造受限于模具制造和手工雕刻能力，复杂内部结构的设计受到相应限制。蜡质3D打印技术打破了这一限制。
无论是异形曲面、内部流道，还是多孔复杂结构，3D打印都能较好应对。设计师可以摆脱机械加工的限制，借助三维软件尽情发挥创意，真正实现“所想即所得”。
雷尼绍公司使用3D打印技术复制12世纪格洛斯特烛台时，项目负责人指出：“由于格洛斯特烛台的复杂性，除增材制造外，没有其他方法可以复制它”。
06 应用领域的拓展
蜡质3D打印技术在多个领域得到了应用。在航空航天领域，制造轻质、高精度零件，保障飞机安全与性能。
在汽车领域，制造精密发动机部件，确保车辆效率与可靠性。在珠宝行业，3D打印蜡模正成为常用方法，研究表明到2031年，3D打印珠宝市场将达到9.89亿美元。
工业自动化领域也在采用该技术，制造机器人、精密仪器设备等关键零部件，保障其性能与稳定性。
07 技术挑战与解决方案
蜡质3D打印也面临着一些技术挑战。材料性能是关键因素之一，理想的蜡材料应该具有低灰分、低收缩率和低吸水性的特点。
不同打印技术各有特点：FDM较为经济但需要后处理；材料喷射速度快但设备成本高；光固化精度高但需要后固化处理。
工艺参数的优化也至关重要。研究表明，工艺参数的影响顺序是：温度>喷嘴直径>气压>移动速度>喷嘴与基板距离。需要根据具体需求找到合适参数组合。
08 未来发展趋势
蜡质3D打印技术正在向更高精度、更大尺寸的方向发展。三帝科技已经推出了成型尺寸达2500×1500×1000mm的3D打印机。
材料创新也在不断推进，从纯蜡材料到可铸造树脂，再到具有良好燃烧性能的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）丙烯酸塑料。
软件生态系统也在不断完善，3D Systems的D Sprint软件提供高级功能，优化从文件转换为模型的工作流程。云连接功能实现预测和提示服务。
如今，世界范围内珠宝增材制造市场估计超过20亿美元，并且由于这项技术提高了生产力、质量、灵活性和设计自由度，正在稳定增长。
三帝科技等国内企业已经自主研发推出3DP蜡型打印系列设备及材料工艺，专为工业熔模铸造设计，实现低成本、高质量的精密铸造。传统与创新之间，不再隔着时间的鸿沟。
