3D 列印模具可以做鈑金成形嗎？SLA 快速模具流程、案例與設計重點

在產品開發、鈑金試作與少量生產階段，模具成本往往是工程團隊面臨的重要問題。

傳統鈑金成形模具通常以金屬材料製作，再透過 CNC 加工完成。這種方式適合穩定量產，但當零件仍需要反覆修改時，模具製作成本與加工交期可能拖慢整體開發速度。

針對這類需求，SLA 光固化 3D 列印提供了另一種選擇：使用工程樹脂製作上下模，再搭配油壓壓床進行鈑金成形。

這種方法不一定能完全取代金屬模具，但非常適合原型驗證、設計迭代與少量生產。

什麼是鈑金成形？

鈑金成形是透過外力，使金屬板材產生塑性變形，進而形成特定幾何形狀的加工方式。

常見製程包括折彎、拉伸、旋壓與沖壓。基本流程可分為三個步驟：

從金屬板材切割出所需胚料。
將鈑金胚料放入上下模具之間。
使用壓床施力，使板材沿著模具表面完成成形。

這類製程具有材料利用率高、品質穩定與適合自動化等特點，因此廣泛應用於消費性產品、建築零件、汽車鈑件與工業設備。

為什麼考慮使用 3D 列印製作鈑金模具？

傳統金屬模具通常需要透過 CNC 加工製作，部分企業也會委託外部加工廠處理。當產品仍處於設計驗證階段，每一次幾何形狀修改，都可能需要重新加工模具。

對於原型製作、少量試產或短期客製化需求，這樣的流程不一定最有效率。

Formlabs 提出的做法，是使用 SLA 3D 列印製作塑膠上下模。工程師可根據 CAD 設計快速列印模具，進行壓製測試後再調整結構，減少等待外包加工的時間。

SLA 快速模具的主要價值 SLA 3D 列印的特點包括較高尺寸精度、平滑表面與較容易製作定位結構。
SLA 樹脂零件具備相對一致的材料特性，可作為鈑金成形模具的測試方案。

實際案例：用 SLA 3D 列印模具製作刀片護罩

為了測試 SLA 3D 列印模具是否適合鈑金成形，Formlabs 工程團隊以電鋸刀片護罩作為概念驗證案例。

這個零件看似簡單，實際上包含兩個需要特別處理的結構：

外圍側壁需要彎折接近 90 度。
中央孔洞周圍需要形成內側圓弧。

如果直接一次壓製完成，孔洞附近容易因為受力而變形。因此，工程團隊將製程拆分為兩道工序，分別處理外圍折彎與中央孔洞的內側圓弧。

快速迭代：一天完成六種模具設計測試

3D 列印模具的價值，不只是降低單次模具成本，更重要的是提高設計驗證速度。

在這個案例中，工程師每次完成壓製測試後，都會重新檢查 CAD 模型並修改模具幾何形狀。藉由快速列印與測試，團隊在一天內完成六次設計迭代，再選出較合適的模具版本。

對於仍在開發階段的鈑金零件而言，這種流程可降低過早投入正式金屬模具的風險。

設計 3D 列印鈑金模具時，要注意哪些問題？

使用 SLA 3D 列印模具進行鈑金成形時，不能只將傳統金屬模具直接轉換成樹脂版本。

由於塑膠模具的剛性、韌性與耐磨耗特性不同，設計階段需要考量零件幾何形狀、板材厚度、成形壓力與模具間隙。

1. 孔洞附近的折彎容易造成變形

當折彎位置靠近孔洞時，局部壓力可能使孔洞形狀改變，甚至造成零件表面變形。

在刀片護罩案例中，工程團隊發現上模應盡可能完整壓住鈑金表面，避免壓力集中在局部區域。

2. 必須預留金屬回彈角度

金屬板材彎折後，通常會略微回復原本形狀，這種現象稱為回彈。

如果希望最終側壁接近垂直，模具設計通常需要讓板材適度彎折超過 90 度，再利用材料回彈形成目標角度。

3. 上下模之間要保留適當間隙

上下模具之間需要保留足夠的板材厚度與成形空間。

如果模具間隙過小，鈑金在壓製過程中無法順利變形，樹脂模具也可能承受過高壓力而破裂。設計時應將板厚、公差、彎曲半徑與鈑金流動空間納入考量。

4. 初期測試可先使用較薄的板材

模具尚未完成驗證時，建議先從較薄的板材開始測試，再逐步調整壓力與材料厚度。
壓製過程中也可視情況使用潤滑方式，降低摩擦、模具磨耗與所需壓力。

如何使用 SLA 3D 列印模具進行鈑金成形？

整體流程可以分為四個步驟：

步驟一：設計上下模具

首先，根據鈑金成品的幾何形狀、板材厚度與加工順序，設計對應的上模與下模。

如果零件包含不同方向的折彎、孔洞翻邊或局部圓弧，可考慮拆分為多道工序，避免一次壓製造成材料變形。

步驟二：列印模具並完成後處理

完成模具設計後，可使用 SLA 3D 列印設備製作上下模。

列印完成後，應依照樹脂材料規範進行清洗與後固化。設計列印方向時，也應避免將支撐結構安排在重要接觸面，以減少支撐痕跡影響鈑金成形品質。

步驟三：預先切割鈑金胚料

3D 列印樹脂模具通常不適合作為切割金屬板材的沖切刀具。

因此，鈑金胚料應先使用剪切、鑽孔、水刀、電漿或雷射切割等方式完成外型加工，再放入模具中進行壓製。

步驟四：使用壓床進行成形

將鈑金胚料放入上下模具之間，再使用壓床施力，使金屬板材沿著模具形狀完成塑性變形。

初次測試時，建議逐步確認壓力、模具間隙與零件變形情況，再決定是否需要調整 CAD 設計。

SLA 樹脂材料怎麼選？

不同樹脂具備不同的剛性、韌性與耐衝擊特性。材料選擇不應只看硬度，也要考量壓製力量、模具結構與預計使用次數。

原廠案例使用 Rigid Resin 製作模具，主要是利用其剛性承受壓製負載。

若應用涉及反覆敲擊、壓印或動態負載，則可進一步評估韌性較高的工程樹脂。

3D 列印模具可以使用多少次？

沒有單一固定答案。

3D 列印模具的實際壽命會受到板材厚度、成形壓力、模具幾何形狀、樹脂材料、潤滑方式與定位精度影響。

• 鈑金材質與厚度
• 模具結構與彎曲半徑
• 壓製力量
• 工程樹脂特性
• 是否使用潤滑
• 是否存在衝擊負載
• 每次壓製的定位精度

因此，正式投入使用前，仍應透過實際測試確認模具壽命與成形品質。文章中不建議直接宣稱一套模具可以生產固定數量的零件，除非已有實際測試數據。

3D 列印快速模具適合哪些情境？

哪些情境不適合直接使用？

FAQ：關於 3D 列印鈑金模具的常見問題

SLA 3D 列印模具可以完全取代金屬模具嗎？

不建議這樣理解。SLA 3D 列印模具較適合原型驗證、設計迭代與部分少量生產。當需求進入大量生產、高壓力或高磨耗階段，仍應評估正式金屬模具。

FDM 3D 列印也可以製作鈑金模具嗎？

部分低負載應用可能可以測試，但 SLA 3D 列印通常具備較細緻的表面品質與較一致的材料特性，因此更適合作為鈑金成形快速模具的評估方案。

塑膠模具會不會刮傷鈑金表面？

相較於金屬模具，塑膠模具在部分情況下較不容易於板材表面留下明顯加工痕跡。實際表面品質仍會受到樹脂材料、鈑金材質、模具表面與壓力影響。

3D 列印模具適合直接用於量產嗎？

較適合原型驗證、少量生產與正式金屬模具投入前的測試。若要進入穩定量產，仍應根據生產數量、品質要求與模具壽命進行工程評估。

結論：先用 3D 列印驗證，再決定正式模具投入時機

SLA 3D 列印模具不是金屬模具的全面替代品，而是一種可以加快開發流程的快速工裝方法。

對於鈑金試作、產品開發與少量生產而言，工程師可以先透過 3D 列印模具測試零件形狀、折彎角度、孔洞變形與模具間隙，再根據測試結果調整 CAD 設計。

當零件結構與需求量逐漸穩定後，再決定是否投入正式金屬模具，通常能降低開發初期的成本與風險。