|
在注塑過程中，熱殘余應力容易在以下2個階段產生：一是注塑制品在型腔中的冷卻階段，二是注塑制品從脫模溫度冷卻到室溫的階段。因此，要做到高效率生產，并獲得性能優良的注塑制品，必須對模具進行溫度調節。模具溫度直接影響著注塑制品的質量和生產效率，它主要通過模具的冷卻系統來進行適當的控制和調節。傳統的冷卻水道只能加工成簡單的直孔，當注塑件形狀復雜時，其冷卻效果差，零件變形大。
隨形冷卻是復雜模具設計的首選方式，如果冷卻水路距模具表面較近，則模具中積累的熱量就會大大減少，且熱量被限制在冷卻水道與模具表面之間的區域，使得從模具型腔表面向冷卻水路傳導熱量的路徑也縮短很多。冷卻通道可以被設計成復雜的異形，管道直徑可以不斷變化，根據冷卻要求，橫截面也可以是橢圓形或者方形。使用正確的計算和冷卻分析可以極大地優化模具冷卻方式，從而縮短模具周期，提高部件質量，特別是在易失真和變形區域。
圖片來源：amazonaws.com
隨形冷卻水路的制造工藝，現在常采用選擇性激光熔化（SLM）技術。3D科學谷特選取國外和國內兩家領先企業，分享隨形冷卻方面的案例。
美國linear模具&工程公司
美國密歇根州的linear模具&工程公司創建于2003年，是一家專注于高生產量的注塑模具設計、工程、以及制造的公司。自2005年，linear模具&工程公司開始了直接金屬3D打印技術用于原型和最終零部件產品的探索，在隨性冷卻模具制造方面形成了自己的核心競爭力。其服務行業包括汽車、航空航天、國防、醫療、能源及其他。
.jpg)
圖片來源：linear
在直接金屬激光燒結工藝后，工件可以經過加工、焊接、熱處理、拋光等后續加工處理，如果需要，還可以作為任何鑄坯材料。通過3D打印激光熔融技術制造零件，允許工程師優化他們的設計，“設計制造”可以不再束縛他們必須按照傳統規則來設計。直接金屬激光燒結形成內部通道，或者平時需要多個組件的零件一次完成。
利用有限元分析技術，linear模具&工程公司實現對冷卻線和模具的布局進行評價。無論是穩態分析來確定比較冷卻解決方案的溫度分布，還是非線性分析來確定MoldFill和moldcool條件和預測周期，linear模具&工程公司可以巧妙地設計一個最優的性能模具。其3D打印增材制造材料范圍包括：15-5不銹鋼，17-4不銹鋼，316不銹鋼，鋁，鈦，鈷鉻，Inconel 625，Inconel 718，馬氏體鋼。
.jpg)
圖片來源：linear
典型應用
該案例中冷卻通道十分長而且貼近模具表面，帶來了極佳的冷卻效果，使得模具周期減少了15％到45％，并且提高了最終產品的質量。
.jpg)
內容及圖片來源：linear公司
上海悅瑞三維科技
上海悅瑞三維科技股份有限公司是一家專業提供工業級3D打印應用解決方案的高科技企業，悅瑞自2005年進入3D打印行業以來，始終堅持“以滿足用戶需求為導向、以聚焦應用價值為目標”的核心理念，通過系統性整合國內外最成熟的3D打印技術資源，搭建“設計+研發+運營”一體化3D打印應用開發平臺，為用戶提供“系統集成+打印服務+產品定制”系統化3D打印應用解決方案。
典型應用之一
生產汽車鼓風機葉輪的模具部件
要求：縮短注塑冷卻時間，提高生產效率，恒溫均勻，減少產品的變形率
內容及圖片來源：悅瑞
方案效果
－貼合壁面的隨形水路設計，具有傳統水路無法比擬的冷卻效果，提高生產效率
－分布均衡的隨形水路設計，提供出眾的冷卻一致性，保證產品均勻收縮，提高產品質量
－一體化的打印加工方式，巧妙回避了傳統水路需要考慮零件拆分，密封等問題，提高了模具壽命和可靠性，降低生產成本
－少量的加工余量，減少了材料消耗和機加工時間，縮短模具制造周期
典型應用之二
注塑模具優化
要求：不能采用傳統加工工藝的帶內部冷卻流道的長銷，高硬度、高壽命和高熱傳導性
內容及圖片來源：悅瑞
方案效果
－使用3D打印隨形水路設計技術，針對性解決了模具行業中深腔狹小區域的冷卻問題，較之傳統工藝更加高效
－超百個零件同時打印，相比傳統加工方式具備成本和制造周期優勢
－傳統加工工藝會采用昂貴的鈹銅保障冷卻效果，悅瑞所采用的模具鋼1.2709具備更高硬度，更好的耐磨力，模具壽命也就得到提高
－同時縮短成型周期，提高生成效率
－注塑件變形率減小，質量得到提升
典型應用之三
注塑模具模芯-汽車腔道模具
要求：降低汽車塑料制品的生產成本，優化冷卻流道和噴嘴工藝，縮短注塑冷卻時間，提高產品質量
內容及圖片來源：悅瑞
方案效果
－貼合澆口壁面的隨形水路設計，為澆口位置提供優異冷卻速度， 冷卻時間從24秒降到了7.5秒，冷卻時間減少了68%，提高生產效率
－少量的加工余量，減少了材料消耗和加工時間
－平均注塑溫度從95度下降到68度
－溫度梯度從12度下降到4度
－模具拖花率從60%下降為0
－生產率提高到每分鐘3個
典型應用之四
生產波輪洗衣機模具
要求：降低冷卻時間，改進原先生產產品受熱不均勻、易變形的缺陷
.jpg)
內容及圖片來源：悅瑞
方案效果
－貼合壁面的隨形水路設計，提供最佳的冷卻效果
－分布均衡的隨形水路設計，提供出眾的冷卻一致性，保證產品均勻收縮，提高產品質量
－一體化的打印加工方式，巧妙回避了傳統水路需要考慮零件拆分，密封等問題，提高了模具壽命和可靠性，降低成本
－少量的加工余量，減少了材料消耗和機加工時間，縮短模具制造周期
|
