有工業的地方就有模具。無論是個性化定製的金銀首飾，抑或是批量生產的日常用品，都離不開模具，所以模具被譽為“工業之母”乃實至名歸。
從古代的青銅鼎鑄造到現代的汽車生產，模具涵蓋了各行業的眾多生產工藝，是一門既古老而又不斷與時俱進的行業。縱觀模具行業的發展歷程，從最初的純手工製作模具，到模具的機械加工，再到如今引入了數字化設計與自動控制的模具數控加工，模具在精度、難度不斷提高且生產週期不斷縮短的同時，純手工製作的工序在不斷減少。
眾多的新技術中，最早應用到模具行業的當屬3D打印了。隨著3D打印、智能機床、高精度的三維測量設備、增強現實（AR）以及機器人等技術的日趨成熟，模具生產正朝著智能製造的方向發展。
本文主要對3D打印與模具智能製造的關係進行說明。
在模具的設計、製作及維護三個主要環節中，都能找到3D打印的應用案例。
在模具設計開發之前，會有一個完整的產品設計開發過程。引入3D打印輔助產品的設計開發，不但可以降低產品實樣的研製費用，而且大幅縮短了開發的週期。模具的優勢在於大批量的產品生產，但鑑於傳統生產工藝的制約，新產品推出市場前通常得先開模具。如果市場反應良好，模具能投入到批量生產，自然皆大歡喜；倘若市場反應平平，新產品沒有批量生產的意義，那麼前期開發的模具都將浪費。
如果用3D打印機生產出小批量新產品探索市場，可節省前期模具的開發週期及費用，即便是用3D打印代替部分配件，也可節省一筆模具開發費用。然後根據市場反饋的信息，對反應良好的產品進行改進後再開模生產，有的放矢的效果並非打魚撒網所能及。模具設計的合理性直接影響到模具製作的精度、工藝以及使用壽命，對於結構複雜的模具，用3D打印機將CAD軟件設計的模具構件打印出來，通過實際的裝配進一步驗證結構的合理性。
進入到模具製作的環節，3D打印應用就更廣了。對於尺寸精度要求高而且結構複雜的塑料模，通常在正式開模前會先做一套試驗模。與正式模相比，試驗模的材料強度低、而且結構精簡，只需為正式模提供實際生產數據以供驗證即可。儘管如此，試驗模的費用以及生產週期仍然可觀。藉助3D打印技術，將模腔以及抽芯等部件直接打印出來，再結合傳統的模具組立方式，可大幅降低模具的生產週期以及生產成本。
以3D打印代替數控加工、電火花等多種加工工藝，使模具的加工與調試以及配件尺寸的調整變得相當便捷。目前應用在工業級小批量產品打印以及3D打印試驗塑料模中，Stratasys公司的Objet500 Connex3打印機配合Digital ABS材料是一個不錯的解決方案。
前面所講述的都是塑料3D打印的應用，在正式模具的製作中，還會用到金屬3D打印的工藝。
在塑料模具中，冷卻是其中一個很重要的工藝環節，合理的冷卻系統可在確保塑料件尺寸精度高、產品變形小的前提下，儘量縮短產品的注塑時間，以提高生產效率。傳統的工藝是在模具型腔板與行位（抽芯滑塊）上通過鑽孔、堵孔等方式加工出一個直線框式的運水系統。此法雖然可以藉助銑床、搖臂鑽床等設備加工出來，但運水系統往往與產品的形狀相去甚遠，造成冷卻不均勻，導致生產效率上不去。
如果根據產品的形狀設計出運水系統，可使模具的冷卻更加均勻，縮短了產品的冷卻時間，提高其品質與生產效率。這種冷卻結構我們稱之為隨形冷卻系統，由於內部的運水管道彎彎曲曲，非常規方法所能加工，因此這類型腔板與行位需要用金屬3D打印機直接打印出來。因此，目前金屬3D打印主要還是適用於精密模具的特殊零部件加工。
模具完成並投入生產意味著進入了維護階段，在這個階段通常會遇到因產品細節需要局部調整的改模以及模具損壞的維修。
3D打印輔助激光補焊
如附圖所示是一款遙控器的塑料模修改的案例，按客戶要求需要在電池倉加一個缺口。由於修改的部位在模腔的曲面上且較為精細，決定採用激光補焊加電火花加工的方案。之所以不選用成本更低的氬弧焊， 一是因為其過多的焊肉會增加電火花加工的成本，二是容易造成模腔的稜角部位發生熔融坍塌，三是因為其發熱大，容易造成模具變形。
用激光補焊來修復金屬表面的一些缺陷部位較為直觀、易操作，但是在模腔的曲面上增加一個有尺寸要求的配合部位就不是那麼容易了。特別是普通的焊接車間，通常不具備2D或3D視圖軟件，而且焊接師傅的看圖能力有限，口述或者簡單的文字說明很難得到一個相對精準的焊接效果。因此我們使用桌面級的FDM打印機將模具該部分的最終形狀打印出來，工人可以直觀地進行補焊，並通過卡尺的測量準確地控制電火花的加工餘量。
據前瞻產業研究院發佈的《2015-2020年中國3D打印產業市場需求與投資潛力分析報告》，2010年時全球3D打印產業的市場規模接近13.25億美元，2011年這一數字增長至17.14億美元，但到2013年這一數字直接飆升至40億美元，同比2012年的22.04億上漲了81.49%。
面對3D打印行業發展趨勢，不少人擔憂3D打印將直接取代模具製造業。相比於3D打印來說，模具製造的工藝流程需要經過審圖、模架加工、模芯加工、電極加工、模具零件加工、檢驗裝備、飛模之後才能進行生產，工藝流程要複雜的多。而3D打印經過建模軟件建模後，再截圖“切片”給打印機讀取橫截圖信息即可進行打印生產。
不過也有業內人士表示，在3D打印尚出於初步階段，對於壓鑄模和壓鑄件的模具企業來說，尚未構成威脅。前瞻產業研究院分析師孫海紅認為，目前的3D打印技術並不適合批量生產，3D打印生產單件模型的成本和生產上萬件模具的成本基本相似，而傳統模具製造企業一旦規模化生產，就能顯現出優勢。
而且模具製造企業的生產時間要比3D打印的生產時間要少得多。儘管模具生產的前期準備比較多，但一旦萬事俱備，僅需幾秒鐘就可以生產出一個產品，但現階段的3D打印機卻需要3個小時乃至更長的時間才能生產出一件產品。所以，現階段3D打印很難在批量化生產環節中取代模具製造業。
不少企業家對於3D打印替代模具製造業的問題看得更為樂觀，雖然二者存在相似性，但未必一定是生死存亡的關係。未來3D打印技術成熟，反而可以為模具製造企業所用，企業利用3D打印技術生產低效益的產品，而將模具製造技術用於生產附加值高、精密製造的產品，比如航空航天器械和醫療器械，從而實現整個產業的轉型升級。
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