前言
鉴于消费者对定制产品存有需求，商品制造正从大规模生产朝着大规模个性化发生转变，为具备竞争力，生产流程所要变为灵活且超高度可重构，用以契合日益增多的产品种类的要求。
这些产品具备这样的特点，生命周期是比较短的，可以提供轻型组件，这些范例对传统技术造成影响，使其不具备竞争力，原因在于模具的初始投资成本，在小批量或者试生产的情形下，是不太方便的。
增材制造技术
用于快速模具生产的增材制造技术，可成为一种解决方案，以提高传统成型工艺竞争力，AM技术能够保证生产时间具备高效速特点，将会降低模具成本，还可以确保设计拥有高复杂性特质，进而能够免费达成个性化所述要求 。
增材制造技术，用于生产聚合物工具，能确保材料成本较低，且后处理操作较少，然而，对于金属工具来讲，它仅适用于实现适合的软工具，去生产数百个零件。
在增材制造技术里，熔丝制造属于一种材料挤出工艺，它能够生产聚合物部件，这些聚合物部件有着更高机械性能，比如说有高断裂伸长率以及低杨氏模量，有高伸长率以及杨氏模量，又或者有高杨氏模量以及拉伸强度。
并且，在过去十年里，存在用碳增强材料打印电线的可能性，存在用凯夫拉纤维增强材料打印电线的可能性，存在用玻璃增强材料打印电线的可能性，这些可能性赋予了这些聚合物类似于金属的特性。
这些改进被加上，生产成本相对于其他增材制造工艺是更低的，这使得FFF成为钣金成型快速加工那有效的技术的存在。
研究FFF聚合物在成型时的性能，我们测试了不同可打印聚合物的压缩行为，以此用于生产钢杯，这些钢杯有30个，其拉伸比和深度分别等于2.1和15mm 。
我们发觉，PLA展现出对与压缩及弯曲有关的机械性能具备很强的敏感性，PA同样如此，然而，PETG的性能受到的影响相对较小。
用于实现具有球形或半球形几何形状冲头的 PLA 是经过更多测试的材料，低碳钢经过了测试，该低碳钢能生产 20 拉深深度在 10 至 25 毫米之间的零件，也能生产 64 拉深深度在 10 至 25 毫米之间的零件。
实验存在结果，该结果表明，PLA适合用于金属板材，它具备良好的摩擦性能，并且在可成形性这个方面，能提供和金属工具相类似的良好结果 。
有其他从事研究工作的人员，对PLA的性能展开了测试，进而用于生产那种模具，该种模具可以用来使铝和钢汽车车身结构板材成型，最终成功制造出了30个零件，这些零件的拉伸深度分别是5毫米以及10毫米。
尽管列出了诸般优点，然而须注意，相对来说，这些工具的机械性能较低，其内部存在孔隙率，表面光洁度欠佳，尤其尺寸精度状况也是比较糟糕的，这是和运用机械加工工艺制造的钢制工具相比较而言的。
刀具寿命较低，产品生产精度主要集中在特定范围，此特定范围表现为零件圆角半径处于，十分之一毫米到百分之一毫米之间，这是被决定的 。
我们已经测试了，用短碳纤维材料增强的尼龙生产深拉加工工具的潜力，目的是为了增加对FFF在钣金加工中应用工具的了解。
我们证实了冲头能够让铝以及不锈钢杯形成，其高度为 20 毫米，拉伸比等效于 1.8 与 2.2，于另一研究当中，作者呈现出了生产 65 毫米深零件的工艺具备可扩展性。
在本文当中，我们对一项研究结果予以了介绍，着重关注试点生产的聚合物工具的性能，精确的分析意在依据零件编号来对多个几何参数展开测量，举例来说，像冲头半径以及圆度，杯厚度以及冲头表面粗糙度 。
究竟是怎样的结果表明，FFF冲头能承受铝杯的小批量生产呢，那么做此实验所需的材料是什么呢，并所使用的方法又是什么呢？
材料与方法
这个研究的目的在于增材制造冲头的深拉工艺，此工艺在杯几何精度方面有性能，有表现，在冲头磨损行为方面也有性能，有表现。
为达成这一目的，我们制造了三种冲头，分别是P01、P50以及P99，且各自在有1、50和99个杯子的生产当中进行了试验，其结果用于验证冲头的性能是否达到预期，从而为后续生产工艺的优化提供数据支持，以便更好地实现产品质量稳定与生产效率提升等多方面的综合目标，进而满足市场对于该产品质量与产量的双重需求，最终推动整个生产流程更加高效、精准、优质地有序运行，确保企业在激烈的市场竞争中占据有利地位，获取更可观的经济效益与社会效益，达成企业可持续发展态势的稳固与增强，为打造具有行业领先水平的产品奠定坚实基础，以实现企业在行业内的卓越发展与领先优势，引领行业技术创新潮流，为行业标准的制定与完善贡献属于自身的力量，进而带动整个行业向着更高质量、更高效益的方向迈进，促进产业升级与转型，提升整个产业链的竞争力与协同效应，推动经济发展与社会进步，承载起满足人们日益提高的生活品质需求的重任，在时代发展的浪潮中不断砥砺前行，创造更加辉煌的业绩，铸就企业发展历程中的新的里程碑，书写属于企业自身的传奇篇章，为人类社会的繁荣与进步添砖加瓦，贡献一份不可或缺且无可替代的力量，让世界因为企业的存在而变得更加美好，为构建更加和谐、繁荣、美好的世界贡献企业的全部智慧与力量，实现企业与社会、自然环境的和谐共生与可持续发展，达成企业与人类文明共同进步的宏伟愿景，助力人类社会向着更加光明、美好的未来不断迈进，成为推动人类文明进步的重要引擎之一，持续散发自身独特的魅力与影响力，在历史长河中留下浓墨重彩且熠熠生辉的一笔，为子孙后代创造更加丰富、优质、美好的物质与精神财富，传承企业的优良品质与创新精神，使之代代相传，永放光芒，成为激励后人不断奋进的精神灯塔，引领着无数后来者向着更高的目标奋勇前行，开创新的辉煌业绩，续写更加壮丽且波澜壮阔的企业发展史诗，为人类文明作出更加卓越、伟大的贡献，让这份贡献如同繁星璀璨，在人类文明的浩瀚星空永恒闪耀，成为人类文明宝库中一颗璀璨夺目的明珠，散发着永恒且迷人的光彩。。！
设计了钢制冲头，此冲头用于生产1个杯子，将其命名为C00，目的是与传统工艺相比较，深拉工艺借助压机400-A予以执行。
螺钉将冲头顶在压力机下靴上，下靴处于空心圆柱体内，圆筒顶部设有压边装置，毛坯放置于压边装置之上，成型模具安装在压力机上靴的上方 。
在全部测试里，皆用矿物油当作润滑剂，下图展示出了实验装置、冲头、成型模具、压边圈以及生产的杯子几何形状的 CAD 几何形状
冲头是运用增材制造方式，由熔丝制造机Mark2所生产，其设置采用完全填充策略，沉积路径为等于±45°，冲头的轴线呈现平行于z轴的状态，层高得以设置成0.125毫米 。
设计双壁层，是为了避免表面光洁度差，避免防水性能降低，打印的时候，喷嘴温度是275℃，印版温度是室温，平均打印速度为50mm/s 。
采用短碳纤维增强尼龙当作材料，该材料被运用到航空领域，该材料被运用到体育领域该材料被运用到制造领域，它相较于AM聚合物展现出更为优良的性能，它比制造时所用的传统复合材料拥有更为出色的可制造性。
选用工具钢45NiCrMo16制成成型模具，选用工具钢45NiCrMo16制成压边圈，选用工具钢45NiCrMo16制成传统冲头，对于坯料，使用铝Al1050作为物料，其厚度为1毫米
获取圆周轮廓，该圆周轮廓用于测量杯的内以及冲头的外半径，在距离杯顶10毫米处获取一个冲头外半径，在距离杯顶10.5毫米处获取一个冲头外半径，在距离杯顶11毫米处获取一个冲头外半径，在距离冲头底部6毫米处获取一个冲头外半径，在离开冲头底部15毫米处获取一个冲头外部半径，还有杯的内半径 。
用沿圆周所获取的数据，来用于统计分析，将其与CAD作比较，之后评估平均半径Rmed，评估标准偏差σ，评估圆度公差rt，而圆度公差rt作为沿圆周测量时较高半径和较低半径之间的差异 。
顺着杯子内部横截面，沿着冲头外部的线性轮廓，数据点被用来跟CAD作比较，进而评估生产结束之际的杯拉深深度，以及冲头高度。
还有杯子以及冲头，CCAD和PCAD参数也被评估了，这些参数是CAD跟属于杯C的五个实验点之间的平均差，也是冲头P圆角半径跟五个实验点之间的平均差。
对 CP 和 LP 进行分析之后呢，采用线切割加工来剖切杯，于对应杯底部、冲头圆角的四个不同区域里采取五项测量，杯壁以及成型模具圆角，乃是由成型模具所生成的杯形较高圆角半径 。
顺沿冲头圆角半径的粗糙度轮廓展开操作，凭借其来测量平均表面粗糙状况跟最大峰谷间距的演变情形，以进行对Sa以及Sz的评估工作，扫描了一块大小为4.5×2mm的区域，针对每一个冲头都开展了四个复制品的测量行为。
对于统计分析而言，要去执行方差分析，以此用于测试平均值之间所存在的差异，Anova分析会为每一个研究参数，以及其相互作用，进而生成p值 。
若p值小于0.05，则能断定交互作用对所获参数有影响，对于CP分析以及RP分析，还运用了Tukey范围检验，借助对结果归属相同组或不同组来探寻彼此有显著差异的平均值。
CP测量是使用配备SP620测头的CMM机器Cyclone系列2所执行的，lp测量同样是使用该机器执行的，使用数码显微镜RH2000进行TP测量，使用激光探头PF60进行RP测量。
一些研究的分析
该结果是关于圆形轮廓参数的Anova测试的结果，也是Tukey范围测试得出之后对应的，表示同样在绘制的诸多结果里，杯子“00”作为头一个并非用P99冲头进行生产、而是采用传统冲床生产出的那一个实体，剩余若干杯子则是借助P99冲头制造产出的。
经过分析呈现，唯有dtop的p值比0.05低，所以这是唯一对杯半径有显著影响的参数，能够观察到所有测量数值都把目标值高估了，而且当距离杯顶部的距离加大时，杯半径变小。
模具与冲头之间存在间隙，此现象和采用深拉工艺生产出的零件壁形状相符，需注意的是，所有情形的最大偏差范围都在几百毫米中 。
据报道，圆度在所有测试中存在变化，其范围，是从h10的99号杯的最小0.077毫米，跨越到h11毫米的50号杯的最大0.125毫米，而且用传统冲头生产的杯子，也达到该范围内的rt值。
杯形线性轮廓结果经分析显示，设计的杯子跟生产的杯子间，主要差异体现在圆角半径方面，使用传统冲头生产的第一个杯子，呈现出与CAD类似的趋势，使用增材冲头生产的第一个杯子，同样呈现出与CAD类似的趋势。
cup99的圆角半径，有着较低的拉深深度，以及较低的圆角半径，在生产出第25个杯子之后，圆角半径的恶化情况变成了两倍，第99个杯子的厚度，提高了三倍多 。
这种趋势一致于拉深过程里的毛坯变形行为，且沿冲头圆角半径的减薄程度为最高，传统获取的杯厚度和增材冲头是一样的，而且在杯数增加时它的值不修改，且不修改该值 。
冲孔分析
参数dbottom，其指的是距获得圆形轮廓的冲头底部的距离，方差分析显示，冲头数对于冲头半径很重要，d底部对于冲头半径也很重要，不过，它们的相互作用并非如此 。
将Tukey范围测试结果予以合并，能够断言，伴随杯数的增多，深拉工艺会致使冲头半径变小，二者下降趋势的斜率具备相似性，d底面处于水平状态。
首要区别在于，于第一个杯子的制造进程里，两层底部之间出现了杯子半径的改变，在距离为6毫米之所在，杯半径从CAD处减少了0.05毫米。
需记住，该区域对应冲头圆角半径末端，此处成型工艺效果更具相关性，通常而言，针对冲头半径，经测量可得，生产99个杯子后，受力最大区域的冲头半径是19.4毫米。
是初始值的百分之九十九点五，这表明工具达到九十九罩杯后磨损大概为零点一毫米，圆度公差变化区间是零点二至零点三三毫米。
结果显示线性轮廓分析，杯子生产之后冲头高度，和起始CAD值是一致的，高度参数表明所有冲头高度，几乎处在保持不变的状态。
沿着，圆角半径，测量到，冲头半径，随着，杯数的增加，而减小，测量，CAD几何形状的，平均偏差，并通过，参数CAD，列出。
RP分析得以指出，P01、P50与P99三者之间的粗糙度，是存在着显著差异的，Tukey范围测试最终得出的结果显示，鉴于FFF工艺的缘故，冲头在起始的时候，具备着较高的平均粗糙度以及最大粗糙度。
在深加工过程当中呢，但有着这样的现象，就是铝毛坯作用于冲头半径，再施加壁上，于是存在材料方面的流动情况，进而冲头轮廓变得越为平滑，然而平滑趋势在第第50杯进行生产形成的过程里下降，在之后第99杯进行生产塑造的期间同样下降。
结论
在这项研究里，我们对聚合物冲头性能进行了测试，其应用于99个铝杯的深拉生产，这些铝杯内径等于39毫米，厚度是1毫米，深度为20毫米 。
nylon made of short carbon fiber filled composite, and this punch is produced by fused filament fabrication process also analysed all geometries 杯子 and punches which were also manufactured.
经结果显示，与由钢冲头所生产出的杯子相比较而言，那些历经弹性变形的冲头会对杯子半径产生影响，此次影响所形成的增量为0.002毫米，并且拉深深度出现了0.3毫米的损失情况 。
我们还进行了表明，杯子产量出现了增加，然而这并没有对杯子尺寸造成显著改变，第1个杯子与第99个杯子之间存在差异，该差异处于十分之一到百分之一毫米的范围之间。
这些已有发现，证实了运用增材制造这一方式，可作为预系列、或是原型、又或是中 batch 量生产的有效技术的可能性，进而能够缩短上市时间，并且还可提高工艺灵活性以及可重构性 。
未来有研究正在开展，该研究聚焦于增材制造冲头的行为，以及此行为与打印过程中填充密度策略之间的关系，其目的在于减少生产时间，还要降低材料成本，并在这过程中保持相同的深拉工艺性能。
