應(yīng)用案例│金屬3D打印隨形冷卻模具,，產(chǎn)品冷卻時間減少48%

在注塑模具行業(yè),，金屬3D打印技術(shù)可以有效縮短模具冷卻時間,，提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率，如今再一次得到了印證,。汕頭市瑞祥模具有限公司采用華曙高科金屬3D打印技術(shù),，將注塑產(chǎn)品冷卻時間從25秒縮短至13秒,，減少48%，并具有平滑的流道,，更快的流量和更高的冷卻效率,。

▲左圖為汕頭瑞祥采用3D打印制作的隨形冷卻模具鑲件，右圖為3D打印模具生產(chǎn)的汽車后座安全內(nèi)扣

使用華曙高科金屬3D打印模具鑲件優(yōu)勢：
注塑產(chǎn)品冷卻時間從25秒縮短至13秒,，減少48%,；
模具鑲件占整套模具的冷卻效率，從15%提升至22%,，提升6.58%,；
產(chǎn)品積熱區(qū)域由原來的68.38℃下降到了31.74℃；

汕頭市瑞祥模具有限公司是一家主要從事快速模具,、注塑模具,、模具加工與制造的民營股份制公司，為廣汽本田,、東風(fēng)本田,、廣汽豐田、東風(fēng)日產(chǎn)和廣汽乘用車公司等多家國內(nèi)知名汽車制造商的二級供應(yīng)商,。

在引進(jìn)金屬3D打印技術(shù)之前,，其傳統(tǒng)的模具冷卻方式是在模具中鉆孔，以形成網(wǎng)狀冷卻液通道,。由鉆孔方式形成的通道其幾何形狀會受到限制,，對于比較簡單的模具，這種冷卻方式可以達(dá)到預(yù)期效果,，但對于更為復(fù)雜的模具,，冷卻效果就會大打折扣。

2017年,，瑞祥模具采用華曙高科金屬3D打印解決方案,，生產(chǎn)隨形冷卻模具。3D打印制造方式十分靈活,，這意味著模具中冷卻液通道的復(fù)雜性幾乎不受限制,。一般情況下，模具內(nèi)的隨形冷卻通道可保持與模具壁的距離均等,，能更貼近產(chǎn)品內(nèi)壁及增大冷卻面積,，因此冷卻效果更加均勻；或者在模具內(nèi)熱點集中的區(qū)域,，可加大隨形冷卻通道的密集度,，以此為這些區(qū)域提供更快速的冷卻。

▲左圖為傳統(tǒng)模具流道（V型水路插件）,，右圖為3D打印隨形冷卻流道（異形水路插件及水路）,，采用18Ni300材料及華曙高科金屬3D打印設(shè)備FS271M生產(chǎn)

傳統(tǒng)模具 VS 3D打印模具

冷卻溫度分析對比

為了測試傳統(tǒng)模具與隨形冷卻模具溫度對比,，采用馬路科技Moldex 3D軟件進(jìn)行模擬測試，并選擇一個典型區(qū)域作為感測節(jié)點,，在這個位置附近區(qū)域傳統(tǒng)水路難以冷卻,，易形成積熱區(qū)。

圖中以不同顏色顯示當(dāng)下的塑件溫度分布情形,，三維計算可以得到三度空間的溫度分布,，在塑件表面接近模溫，因此通常顯示低溫狀態(tài),。模擬測試結(jié)果顯示,，加了異形水路之后，圖中積熱區(qū)域由原來的68.38℃下降到了31.74℃,，降幅約36.64℃,。

備注：水路模擬測試設(shè)置基數(shù)：模具溫度35℃，塑料溫度259℃

▲灰色線代表傳統(tǒng)水路溫度變化路徑,，藍(lán)色線代表3D打印隨形冷卻水路溫度變化路徑,。由圖可看出，在同樣的時間內(nèi),，傳統(tǒng)水路內(nèi)部1mm處溫度為99.6℃,，3D打印異形水路1mm處溫度為77℃，由此可證明3D打印隨形冷卻模具冷卻時間更快,。

▲從異形水路和傳統(tǒng)水路溫度剖面對比可看出,，使用異形水路的位置，模穴溫度已經(jīng)明顯降低,，溫度下降約38.8℃,。

▲圖中數(shù)據(jù)代表成形周期中透過各水管吸收熱量的百分比（效率），可看出,，冷卻效率從15.71%提升至22.298%.

[生產(chǎn)效率對比

每個產(chǎn)品生產(chǎn)周期需經(jīng)歷鎖模,、射膠、保壓,、冷卻,、開模,、頂針等多道工序,，傳統(tǒng)模具生產(chǎn)總耗時約43.6秒，而3D打印隨形冷卻模具則大大縮短冷卻時間,，將總耗時降低至31.6秒,，生產(chǎn)效率縮短27.5%。

（單位：秒）

利用3D打印技術(shù)可以制造具有特殊結(jié)構(gòu)的模具,，這是傳統(tǒng)制造方法難以實現(xiàn)的,，也是3D打印技術(shù)在模具行業(yè)應(yīng)用中的一大亮點,。更短的生產(chǎn)周期，更復(fù)雜的幾何形狀,，以及降低最終成本的能力,，3D打印技術(shù)更有利企業(yè)服務(wù)客戶定制想要的產(chǎn)品。

來源：華曙高科市場部