基於金屬3D列印的異形水路隨形冷卻流道注塑模具設計與製造

目錄：

一、3D列印隨形冷卻注塑模具

二、3D列印模具與傳統模具的優劣勢

三、隨形冷卻流道設計與製造

四、案例分享

一、3D列印隨形冷卻注塑模具

傳統注塑模具包括成型零件、導向部件、澆注系統、脫模機構、抽芯機構、排氣系統、溫控系統和其他結構零件等部分。其中60%的產品缺陷來自不能有效地控制模具溫度，因為冷卻過程在整個注塑過程中的時間最長，有效的冷卻系統就尤其關鍵。

注塑過程所佔時間比

傳統模具採用直線型冷卻水道，冷卻效率低。新型模具將冷卻水道形狀依據產品輪廓的變化而變化，模具無冷卻盲點，有效提高冷卻效率，減少冷卻時間、提高注塑效率；水道與模具型腔表面距離一致，有效提高冷卻均勻性、減小產品翹曲變形，提高了產品質量。

隨形冷卻流道位於處於刀具的加工盲區，傳統的加工方法無法實現，而3D列印技術通過層層製造的方式加工內部複雜流道，是實現此類結構的有效加工手段。採用3D列印技術製造的主要部件是成型零件和冷卻系統，不僅簡化了製造工藝，同時也方便了隨形冷卻水道的設計，提高了設計的效率，隨形性更為理想，可以更好的減少缺陷。

二、3D列印模具與傳統模具的優劣勢

傳統的模具製造需要經過圖紙設計、工藝審查、可製造性分析、設計工藝、編程、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。3D列印的突出優勢就是設計的無限性、較少的人工參與、優秀的成型質量以及工期的大大縮短，僅需要模具的三維模型即可輸入印表機自行加工，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列印模具可以通過超聲電解的方式進行維護。

製造過程對比

3D列印的零件表面具有一定的粗糙度，表面無法達到鏡面效果，直接列印的模具需要經過噴砂和機加工消除細小的台階，螺紋孔需要進行切削或攻絲，小於1mm的孔必須鑽，更大的孔需要擴孔或者鑽孔。這些二次處理很大程度上削弱了3D列印模具的速度優勢。

三、隨形冷卻流道設計與製造

3D列印隨形冷卻流道首先要根據客戶的需求進行流道設計，經過模流分析之後即可進行列印，這個產品製作過程需要考慮材料、工藝、製作周期以及成本。設計在整個隨形冷卻流道的製作過程中最為重要，基準計算與模流分析保證了模具的冷卻效果，流道的形狀設計將影響能否成功列印。

隨形冷卻流道設計—基準計算

模流分析

3D列印隨形冷卻流道由於使用金屬粉末作為材料，應盡量避免支撐，即較大懸空面的出現。可以通過改變流道的形狀、傾斜角度等方式避免列印失敗，同時流道的設計應避免死水區，流道儘可能靠近澆位面，且流道到型壁的距離儘可能大於等於管徑。

四、3D列印隨形冷卻案例分享

1、汽車水杯架

存在的問題：生產周期長，翹曲變形

冷卻面積：增加4倍

傳統模具注塑周期：78S

隨形冷卻模具注塑周期：42S

翹曲變形：減小57.5%

2、路由器殼體

存在的問題：生產周期長

傳統模具冷卻時間：15S

隨形冷卻模具冷卻時間：6.7S

3、路由器殼體

存在的問題：生產周期長，四角容易發生翹曲變形

傳統模具冷卻時間：78.7S

隨形冷卻模具冷卻時間：41.9S

翹曲變形：減小23%

4、燈罩

存在的問題：生產周期長，部分地區散熱不足導致翹曲變形

傳統模具冷卻時間：9.4S

隨形冷卻模具冷卻時間：6.5S

翹曲變形：減小5%

5、扇葉輪

存在的問題：生產周期長

傳統模具冷卻時間：43.5S

隨形冷卻模具冷卻時間：32.1S

6、風扇葉片

創想智造3D列印網原文章：https://24maker.com/thread-19501-1-1.html