在注塑過程中，熱殘余應(yīng)力容易在以下2個階段產(chǎn)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(chǎn)，并獲得性能優(yōu)良的注塑制品，必須對模具進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。模具溫度直接影響著注塑制品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，它主要通過模具的冷卻系統(tǒng)來進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂坪驼{(diào)節(jié)。傳統(tǒng)的冷卻水道只能加工成簡單的直孔，當(dāng)注塑件形狀復(fù)雜時，其冷卻效果差，零件變形大。

隨形冷卻是復(fù)雜模具設(shè)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(qū)域，使得從模具型腔表面向冷卻水路傳導(dǎo)熱量的路徑也縮短很多。冷卻通道可以被設(shè)計成復(fù)雜的異形，管道直徑可以不斷變化，根據(jù)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(yōu)化模具冷卻方式，從而縮短模具周期，提高部件質(zhì)量，特別是在易失真和變形區(qū)域。

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隨形冷卻水路的制造工藝，現(xiàn)在常采用選擇性激光熔化（SLM）技術(shù)。3D科學(xué)谷特選取國外和國內(nèi)兩家領(lǐng)先企業(yè)，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(chuàng)建于2003年，是一家專注于高生產(chǎn)量的注塑模具設(shè)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(shù)用于原型和最終零部件產(chǎn)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(wù)行業(yè)包括汽車、航空航天、國防、醫(yī)療、能源及其他。

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在直接金屬激光燒結(jié)工藝后，工件可以經(jīng)過加工、焊接、熱處理、拋光等后續(xù)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(shù)制造零件，允許工程師優(yōu)化他們的設(shè)計，“設(shè)計制造”可以不再束縛他們必須按照傳統(tǒng)規(guī)則來設(shè)計。直接金屬激光燒結(jié)形成內(nèi)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(shù)，linear模具&工程公司實現(xiàn)對冷卻線和模具的布局進(jìn)行評價。無論是穩(wěn)態(tài)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(yù)測周期，linear模具&工程公司可以巧妙地設(shè)計一個最優(yōu)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。

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典型應(yīng)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(chǎn)品的質(zhì)量。

內(nèi)容及圖片來源：linear公司

上海悅?cè)鹑S科技

上海悅?cè)鹑S科技股份有限公司是一家專業(yè)提供工業(yè)級3D打印應(yīng)用解決方案的高科技企業(yè)，悅?cè)鹱?005年進(jìn)入3D打印行業(yè)以來，始終堅持“以滿足用戶需求為導(dǎo)向、以聚焦應(yīng)用價值為目標(biāo)”的核心理念，通過系統(tǒng)性整合國內(nèi)外最成熟的3D打印技術(shù)資源，搭建“設(shè)計+研發(fā)+運營”一體化3D打印應(yīng)用開發(fā)平臺，為用戶提供“系統(tǒng)集成+打印服務(wù)+產(chǎn)品定制”系統(tǒng)化3D打印應(yīng)用解決方案。

典型應(yīng)用之一

生產(chǎn)汽車鼓風(fēng)機葉輪的模具部件

要求：縮短注塑冷卻時間，提高生產(chǎn)效率，恒溫均勻，減少產(chǎn)品的變形率
 

內(nèi)容及圖片來源：悅?cè)?/p>

方案效果

－貼合壁面的隨形水路設(shè)計，具有傳統(tǒng)水路無法比擬的冷卻效果，提高生產(chǎn)效率

－分布均衡的隨形水路設(shè)計，提供出眾的冷卻一致性，保證產(chǎn)品均勻收縮，提高產(chǎn)品質(zhì)量

－一體化的打印加工方式，巧妙回避了傳統(tǒng)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(chǎn)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(yīng)用之二

注塑模具優(yōu)化

要求：不能采用傳統(tǒng)加工工藝的帶內(nèi)部冷卻流道的長銷，高硬度、高壽命和高熱傳導(dǎo)性

 內(nèi)容及圖片來源：悅?cè)?/p>

方案效果

－使用3D打印隨形水路設(shè)計技術(shù)，針對性解決了模具行業(yè)中深腔狹小區(qū)域的冷卻問題，較之傳統(tǒng)工藝更加高效

－超百個零件同時打印，相比傳統(tǒng)加工方式具備成本和制造周期優(yōu)勢

－傳統(tǒng)加工工藝會采用昂貴的鈹銅保障冷卻效果，悅?cè)鹚捎玫哪＞咪?.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(zhì)量得到提升

典型應(yīng)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(chǎn)成本，優(yōu)化冷卻流道和噴嘴工藝，縮短注塑冷卻時間，提高產(chǎn)品質(zhì)量

 內(nèi)容及圖片來源：悅?cè)?/p>

方案效果

－貼合澆口壁面的隨形水路設(shè)計，為澆口位置提供優(yōu)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(chǎn)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(chǎn)率提高到每分鐘3個

典型應(yīng)用之四

生產(chǎn)波輪洗衣機模具

要求：降低冷卻時間，改進(jìn)原先生產(chǎn)產(chǎn)品受熱不均勻、易變形的缺陷

 內(nèi)容及圖片來源：悅?cè)?/p>

方案效果

－貼合壁面的隨形水路設(shè)計，提供最佳的冷卻效果

－分布均衡的隨形水路設(shè)計，提供出眾的冷卻一致性，保證產(chǎn)品均勻收縮，提高產(chǎn)品質(zhì)量

－一體化的打印加工方式，巧妙回避了傳統(tǒng)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