幾年前,線性模具& 工程設計就已將3D 金屬打印添加到了模具制造與工程設計能力的全部技能中。穆格公司作為精密運動控制產品與系統的設計者、制造商以及集成商,也一直在探索增材制造。穆格公司最近對Linear 公司的收購不僅可被視為增材制造市場持續升溫的強有力跡象,而且也是材料科學和生產能力如何繼續發展的一個標志。
改名的Linear AMS 公司發現穆格公司的工程方面專業知識有助于使合格的新材料更加高效,讓新材料更快速地投入到生產當中,幫助客戶改進生產經營。對于公司通過增材制造方法,為注塑模型成型機生長的隨形冷卻嵌件來講,尤其如此。
越來越多的服務部門打印能夠取代已加工零部件的3D塑料和金屬零件。Linear AMS 公司在制造模具和鑄件過程中,采納了使用新興金屬材料制造的3D 打印零部件,這樣可以改善生產工藝,有助于使周期縮短25% ~ 30%。生產模中通過增材制造方式生產的隨形冷卻通道,是展示增材制造技術如何重塑模具制造的有力例證。隨形牽涉3D 金屬印制冷卻通道遵循或符合零件形狀和表面的方式。通過直接激光熔化進行的逐層構建可生成在傳統加工
中幾乎是不可能的幾何形狀。
構建隨形冷卻嵌件的流程一般可分為如下四個步驟:模擬模具成型工藝;嵌件設計和優化; 3D 直接金屬激光熔化;后處理。第一步中的模擬仿真軟件可使模具設計者們想象在實際生產之前導致模具變形的流動性能和熱性質。接下來,可基于模擬仿真結果,采用隨形水線,將模腔或模塊嵌件設計到位。接下來的逐層3D 打印不僅可在匹配常規工具鋼的一些材料中得以完成,而且由此產生的內置通道將展現出卓越的幾何靈活性。后處理作業包括應力消除和熱處理,采用EDM 加工來自其平臺基座的零件,同時拋光零件表面,添加水線,并進行檢查。
符合零件形狀和表面的熱通道考慮到了更均勻地加熱和冷卻。在模具加工過程中,零件表面的溫度變化越小,其形狀則會保持得越好。除了減少翹曲,采用經改進的注熱管線布局來消除冷熱點應該能夠產生更接近于CAD 模型的零件,其中,下陷、空隙和應力即便未被清除,也會大大減少。貫穿整個零件更均勻的溫度也意味著冷卻周期會大大縮短,因為冷卻階段幾乎全靠將溫度進行分攤。在水不易被輸送的模具工裝區域(如目標熱點、嵌入的薄鋼條件、滑動面和升降機體),隨形冷卻嵌件會顯得特別有用。在注塑中,對應于隨形冷卻的最佳擬合應用包括結構部件,它們通常采用厚壁條件進行設計,并由高溫熔煉溫度的工程樹脂制成。把手被設計成可承受高負荷條件;由于翹曲和尺寸問題,導致零件的廢品率居高不下;冷卻部分超過總周期20% 的任何零部件;高容積零件,因為即使是對周期時間或質量的微小改進也意味著產能和盈利能力的巨大進步。
例如,訂購被稱為“香蕉芯”的模制門把手。由于零件頂端的溫度達到了300 ℉,客戶在12 次注塑后,會面臨全面失敗。在對設計進行修改,并將隨形冷卻通道包含于模芯(易于延展到彎曲的頂端,并冷卻零件全長)之中之后,模芯溫度仍通過11 h 的生產,保持穩定在72 ℉的水平。
可從模具增材構建隨形冷卻嵌件中獲取的工藝改進,不一定要擺脫傳統模具構建中的減材制造作用。事實上,這可能是整合增材和減材制造技術,使模具制造商和制模者更好利用兩者的完美例子。
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