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在模具制造中，與使用銑床鉆孔或車削方式制作的傳統水路相比，3D打印技術制造的隨形水路冷卻系統能給制造商帶來更優異的產品，更快的生產效率，更高的企業效益。而在這個講究效率與質量的時代，二者缺一不可，看似矛盾，現在卻實現統一，因此，3D打印隨形水路或是模具制造企業突破困局的“關鍵先生”。
質量與效率是模具制造的基本要求。面對國民生活水平的日益提高，消費者對于產品外形結構與時效性的要求逐漸嚴苛。因此，模具制造企業如何平衡質量與效率這一矛盾關系，是當下熱議課題。
傳統模具制造的瓶頸
冷卻水路是指在模架、模仁中利用機械加工出來的貫穿性的孔，通過某種介質（如水、油）不停的在里面循環，達到控制模具的溫度，以便更好的控制塑料產品在模具中的冷卻及收縮，從而控制產品尺寸及表面要求。
傳統的模具內，冷卻水路只能通過銑床鉆孔的方式加工產生內部水路網絡，并通過內置止水栓和外置堵頭的方式來調整水路流向。這樣就導致水路布置有很大的局限性，水路只能為圓柱形直孔，無法百轉環繞于模具內腔之中。當遇見形狀復雜的模具產品時，傳統水路無法完全貼近注塑件表面，冷卻效率低且冷卻不均勻，導致注塑周期長、產品變形量大。
此外傳統的模具制造需要經過圖紙設計、工藝審查、可行性分析、工藝設計、編程、精加工等流程，步驟繁瑣，花費時間較長，且涉及較多的人工參與及工具使用。
隨著3D打印技術的發展，特別是金屬3D打印（SLM，選擇性激光燒結）技術發展至今已經相當成熟，SLM技術現在已廣泛應用于航空航天、醫療制造業中。在航空航天領域，GE用驗證機對35%的3D打印零部件進行了驗證，國產大飛機C919對3D打印件進行了大規模使用。
模具行業也因為3D打印技術的發展和應用，迎來了第二次生命。這一切要歸功于3D打印技術在模具行業的應用重新定義了冷卻水路，而在在模具制造中，如果沒有優異的冷卻水路系統，一切將無從談起！
突破傳統模具制造的“關鍵先生”
工程師們認為，通過這種逐層累加的3D打印技術，可以制造出一種無所不能的冷卻水路——隨形水路，它可根據產品輪廓的變化而變化，到達模腔任何地方，模具內部將無任何冷卻盲點。（如下圖）
而隨形水路目前主要利用選區激光熔化（SLM）3D打印技術與擴散焊技術來進行加工，由于SLM 3D打印技術可做出更為復雜與圓滑的水路形狀，且成本更低，因此SLM 3D打印技術在隨形水路上應用更為廣泛。
而相較于傳統水路制作來說，SLM 3D打印工藝流程就簡單的多，它分為三個部分：
1、3D文檔-轉換導出STL數據-STL數據切層（設計階段）
2、選區激光熔化金屬粉末組層堆積打?。ㄖ圃祀A段）
3、打印完成后取出工件-后處理-交貨（交付階段）
制作工藝流程看似簡單卻十分實用，金屬3D打印技術在模具冷卻水路制造中中突破了傳統交叉鉆孔方式對冷卻水路設計的限制。使用金屬3D打印技術，模具設計企業可以設計出更靠近模具冷卻表面的隨形水路，它們具有平滑的角落，完美貼近模具型腔，實現更佳模溫狀態，獲取更快的流量和更高的冷卻效率。
其次隨形水路突出優勢在于：設計的無限性、較少的人工參與、優異的成型質量以及工期的極大縮短，僅需要模具的三維模型輸入打印機即可自行加工，從而提高了生產效率；可適應0.8~1.5Mpa甚至更高高壓的模溫機，提升了最終產品的質量，使產品的單位成本降低。此外，傳統模具需要使用機械加工進行除銹，3D打印模具可以通過超聲電解的方式進行維護
隨形水路的各項優勢數據：
1、根據注塑件形狀復雜程度，可降低冷卻時間20%至50%；
2、根據注塑件形狀，可減少變形量15%至90%；
3、模具成本略有增加，但綜合注塑產能、良品率等因素，最終效益大幅提高；
4、隨形水路應用范圍廣，可用于多數注塑件的冷卻優化；
5、模具維護方式簡易可行。
“關鍵先生”的難點
?隨形水路冷卻系統具備諸多的優點，但在設計水路方案的過程中卻仍會遇到許多難點，為了解決這些難點，吸取增材制造領域各專家的經驗，總結出以下基礎規則，向業界分享并期待補充：
? ? ? ? ? 1.?水路的直徑通過銑床鉆孔或車床車削等方式制造的傳統冷卻水路常用直徑為4.0-12.0mm。這種冷卻水路，如果直徑過大，為了避開模具部件，會導致水路難以接近模具表面，但如果直徑過小，水路加工時又可能會發生鉆頭偏移。雖然，增材制造技術規避了鉆孔方式的一些局限性，但是在設計水路時，仍需將直徑設定在經過實踐驗證的常用尺寸范圍內，從而降低這種技術的不確定性。
?2.恒定體積定律傳統水路制造時，其橫截面積是不變的。盡管通過3D打印技術可以制造出一條擁有多種不同形狀的水路，但是，在設計3D打印隨形冷卻水路時，應保持水路的橫截面積不變，從而保證恒定體積的冷卻液體通過水路。?
3.與模具表面的距離冷卻水路與模具表面的距離并沒有一個明確的數值，對于隨形水路來說，影響水路與模具表面距離的關鍵因素在于零件的幾何形狀。設計與模具表面距離時，只需要遵循一個原則即：隨形水路與模具表面始終保持相同的距離，從而達到均勻冷卻效果。?
4.冷卻水路的長度在使用鉆孔方式加工冷卻水路時，如果鉆孔時產生的碎屑未被排空，則可能發生鉆頭漂移或損壞。在這種情況下，人們會選擇將冷卻水路設計得盡量短一些。3D打印技術制造隨形冷卻水路，不存在刀具損壞等問題，但是，在設計時仍不建議將水路設計得過長。原則是直徑最大化，流長最小化，以保證水路的冷卻效率。
?5.截面積的另一個規則由于多條短的冷卻水路能夠更加均勻地進行冷卻，所以，有的隨形冷卻水路是按照毛細管的思路來設計的，即：一條大的冷卻水路被分為多條小而短的水路，然后再匯入一條大的水路。在這種情況下，多條小水路的橫截面積總和應等于大水路入口和出口的橫截面積，從而確保水的均勻流動，進一步降低翹曲的風險。?
6.旋轉結構模具冷卻水路中的水量是影響模具冷卻時間的因素，水量越大冷卻循環時間越短。另一個影響因素是水湍流。雖然3D打印隨形冷卻水路的內表面由于沒有經過拋光，所以會產生一些湍流，但是如果在設計時增加旋轉結構，則可以產生更多的湍流。
????以上這些設計規則，并不是成功3D打印隨形冷卻水路所需要關注的全部規則，這些經驗只是有效設計3D打印隨形冷卻水路的基礎。
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