随着产品生命周期不断缩短，传统注塑工艺在小批量生产中的经济性面临挑战。一项最新研究聚焦于利用木质模具嵌件进行软模制造，旨在解决小批量聚合物注塑中模具成本过高的问题。研究人员对多种木材进行了铣削加工和注塑测试，重点评估了模具在工艺条件下的耐磨性、几何精度以及成型件的承载能力。
实验结果表明，经过改性的材料如层压木和压缩竹材，其抗注塑工艺载荷的能力显著优于天然木材。在模具安装完成后，连续生产了五个质量相似的工件，且几何形状具有可重复性。拉伸测试显示，ABS 材料的强度值具有可重复性，而木纤维增强聚丙烯则表现出不可预测的行为。该方法的局限性在于成型周期较长，可能导致材料降解，且木质模具嵌件磨损速度较快。
注塑工艺在大批量生产中凭借高精度、高重复性和广泛的材料适用性占据主导地位，尤其相比增材制造（AM）在效率和各向同性方面更具优势。然而，市场向定制化转型导致模具需求数量下降，高昂的模具成本限制了注塑在小批量和原型开发中的经济性。虽然金属和塑料增材制造的模具已有一定应用，但金属成本高昂，而塑料模具表面质量差、耐温性低，难以满足高质量原型需求。
在此背景下，木材作为一种可再生、易加工且环境友好的材料重新进入视野。相比钢铁生产，木材具有显著的碳汇优势。此外，木材的耐热性在某些方面优于常见热塑性塑料，如 ABS 在 100°C 以上强度急剧下降，而经过热处理的桦木和山毛榉在 165°C 以下仍能保持机械性能稳定。研究团队选取了桦木、山毛榉、水曲柳、橡木等欧洲本土木材，以及层压木和压缩竹材进行测试，排除了珍贵木材和濒危物种。
在材料选择上，研究优先考虑高密度木材以确保模具强度，并分析了木材的纤维素、半纤维素和木质素成分及其各向异性特性。测试中，木质模具嵌件在 180°C 至 420°C 的注塑温度下表现出独特的热行为，其导热性远低于金属，导致冷却效率较低，但也避免了金属模具的热冲击问题。通过铣削加工制作的模具嵌件，未进行打磨或涂层处理，但设计了 5°的脱模斜度和优化的顶出系统，以保护木质结构并改善脱模效果。
对于中国注塑行业而言，这一研究提示在绿色制造和柔性生产趋势下，可关注非金属材料在模具领域的创新应用。虽然木质模具目前尚难替代金属模具的大规模生产，但在快速原型验证、小批量试制及环保型产品开发的特定场景中，或许能提供一种低成本、低碳排放的补充解决方案，值得相关研发机构进一步跟踪探索。
