快速原型（RP）与快速工装（RT）技术的出现，旨在缩短产品设计阶段的开发周期，减少返工并加速新品上市。巴西科研团队近期开展了一项研究，利用熔融沉积成型（FDM）技术制造 ABS 材质的注塑模具，深入探索其在热塑性塑料注塑领域的应用潜力，特别是针对聚丙烯（PP）和低密度聚乙烯（PEBD）的生产。
在热塑性注塑领域，采用快速成型工艺制造模具的最大优势在于能够直接生产最终材料的小批量部件，从而省去了制作试模腔体的步骤，显著降低了设计成本和时间。早期的快速工装多采用光固化（SL）环氧树脂模具，但因机械强度低，仅能生产少量部件。而激光选区烧结（SLS）虽能制造金属模具，但在型腔表面光洁度上存在局限。
FDM 技术通过挤出头逐层熔融沉积材料（主要是 ABS）来构建物体。尽管该技术因成本低、机械性能良好且易于部署而广受欢迎，但将其用于注塑模具的研究尚属前沿。此前有学者认为 ABS 的热学和力学性能不足以胜任注塑模具，但本研究旨在验证其可行性。实验分为两个阶段：第一阶段使用标准参数制造简单几何模具，成功注塑了 30 件回收 PEBD 和 120 件 PP 件，但发现层间间隙导致表面出现痕迹，且模具在热压作用下出现裂纹和浇口损坏。
第二阶段通过优化参数（将层厚从 0.254mm 降至 0.178mm，线宽从 0.508mm 降至 0.305mm）并消除层间间隙，显著提升了模具的机械强度和表面质量。优化后的模具成功注塑了 250 件 PP 件，表面质量明显改善，尽管仍需在后续工序中进行打磨以消除层纹。X 射线衍射分析显示，ABS 模具注塑的 PP 件具有更高的结晶度和晶体取向，但拉伸试验和 Shore D 硬度测试表明，其机械性能与金属模具注塑件非常接近，拉伸强度和弹性模量差异微乎其微。
这项来自巴西的研究成果表明，利用 FDM 技术制造 ABS 模具进行热塑性注塑，在几何形状简单的情况下，完全具备生产 PP 和 PEBD 小批量部件的可行性。虽然模具表面仍需打磨处理，且对材料结晶度有一定影响，但其机械性能并未受损。对于中国制造业而言，这为中小批量订单的快速响应提供了极具成本效益的替代方案，特别是在模具开发周期紧张或试产阶段，FDM 快速工装技术有望成为缩短产品上市时间的关键工具。