3D打印制造的隨形水路模具工件,其水路可隨著產品形狀均勻分布,從而進一步降低成型周期,提高產品的附加值。隨著打印工藝的持續完善,打印精度的不斷提高且打印價格已降到可接受范圍,3D打印隨形水路工件已經受到越來越多的用戶認可。
隨形冷卻原理
注塑時塑膠產品的冷卻主要靠模具冷卻水路來完成,但傳統冷卻水路是通過銑床等機加工工藝制造,水路只能為圓柱形直孔,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。
3D打印的隨形水路可以為任意形狀、任意截面,通過改變形狀和截面使隨形水路均勻布置,達到更快速、更均勻的冷卻效果。
應用范圍
近兩年來3D打印隨形冷卻模具鑲件在注塑模具上有了越來越多的應用。隨形水路模具鑲件,廣泛應用在包裝、汽車、電子3C、醫療、家電等行業,例如:電子3C行業中的游戲手柄模具、充電器外殼模具,包裝行業中的PEGT熱流道倒樁模,汽車行業中的保險絲盒、汽車連接器等模具。
連接器隨形水路
模具3D打印優勢:
1、根據注塑件形狀復雜程度,可降低冷卻時間20%至80%;
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。
加工工藝
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。
SLM 3D打印工藝流程:
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)
3D打印模具隨形冷卻水路設計時應注意以下幾點技巧,杭州博型3D打印總結以下:
1.水路的直徑
使用鉆孔方式制造的傳統冷卻水路,常用的直徑為7/16英寸(約11.11mm)。通過這種方式制造的冷卻水路,如果直徑過大,將可能導致水路難以接近模具表面,同時避開模具部件。如果直徑過小,在水路加工時可能會發生鉆頭漂移。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.橫截面面積
在通過鉆孔方式加工冷卻水路時,水路的橫截面積始終是保持不變的。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
對于冷卻水路與模具表面的距離,并沒有一個固定的規定,例如,有的企業在設計時保留的距離恰好等于水路直徑的距離,而有的企業保留的距離為水路直徑的2倍。
對于大多數隨形冷卻水路來說,與模具表面的距離取決于零件的幾何形狀。在設計與模具表面的距離時,有一個需要遵守的原則是,使隨形水路與模具表面始終保持相同的距離,從而達到均勻的冷卻效果。
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。
盡管通過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。這是由于冷卻水在較短的冷卻水路中可以更為迅速地進出,使熱分布更為均勻。
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。
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