異型水路與金屬3D打印應(yīng)用
冷卻系統(tǒng)(Cooling System)是模具設(shè)計(jì)工程之一。當(dāng)塑膠原料加熱注入至溫度較低的模具后,需要等待模具冷卻才能脫模取出成品,此時,需依賴?yán)鋮s系統(tǒng)加以冷卻。冷卻系統(tǒng)影響了脫模時間、制品質(zhì)量、制品外觀等,影響質(zhì)量甚巨。
模具的冷卻系統(tǒng)為水路,換句話說,水路的設(shè)計(jì)影響了模具的散熱質(zhì)量。水路設(shè)計(jì)的目的是使制品均勻冷卻,并在較短時間內(nèi)頂出成型。傳統(tǒng)的模具冷卻(Mold Cooling)使用了簡易的方式,以直線的水路設(shè)計(jì)為主,制作較簡易,但需要的散熱時間較長。
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1.異型水路與傳統(tǒng)水路比較
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異型水路(Conformal Cooling)是模具產(chǎn)業(yè)所使用的特有制造技術(shù),由于模流分析軟件的問世,設(shè)計(jì)者可以透過軟件分析模具與水路的散熱情形,縮短制造時間,提升制造質(zhì)量。更進(jìn)一步來看,模具的散熱水路設(shè)計(jì)方式也可以采用不規(guī)則形狀設(shè)計(jì),提升散熱效率,這就是異型水路的基本原理。
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然而,制作異型水路的方法受到了既有技術(shù)的限制,方式是將模具加以鉆孔或切割焊合,不僅施工十分復(fù)雜,而且模具的壽命也會因?yàn)槎渭庸さ木壒识s短,因此,很長一段時間,異型水路設(shè)計(jì)只能停留在理論階段,不過金屬3D打印出現(xiàn)后,這些問題獲得了突破性改善。
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為何金屬3D打印改變了水路設(shè)計(jì)的限制?這要從3D打印技術(shù)說起,3D打印是近年進(jìn)展迅速的工程技術(shù),最大的優(yōu)勢是3D打印的原理為加法制造,因此沒有造型上的限制,即使是物體內(nèi)的復(fù)雜造型與管線,對3D打印來說并不構(gòu)成困難,模具產(chǎn)業(yè)注意到3D金屬打印的價值。
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不論是多少直徑的模具水路,或是一般車床難以施作的內(nèi)角加工,金屬3D打印皆可輕易達(dá)成,更棒的是,即使異型水路的規(guī)劃方式復(fù)雜,金屬3D打印只要一次施作過程,皆能精準(zhǔn)的同時完成模具與異型水路。
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2.異型水路帶來的效益
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根據(jù)3D Systems所分享的Bastech成功案例,可以得知,異型水路結(jié)合3D打印技術(shù)的加持下改良過后的模具,可以繞過頂銷與固定螺絲,即使水路距離區(qū)域較遠(yuǎn),也能夠達(dá)到理想的冷卻質(zhì)量。
Bastech表示,異型水路顯著的效益如下:
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(1)模具設(shè)計(jì)時間減少75%;
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(2)制造端人力可以節(jié)省50%;
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(3)省下14%射出模具生產(chǎn)周期;
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(4)制造費(fèi)用得以節(jié)省16%。