金屬3D打印技術(shù)為注塑成型提供共形冷卻
/ 2021/6/5 11:40:58
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使用塑料注射成型（PIM）時(shí)，控制熱量很重要。
大多數注塑
模具都是由冷卻通道制成的，這些冷卻通道是由一塊鋼塊鉆出或銑削而成的。冷水流過(guò)這些通道以冷卻核心并從塑料中吸走熱量。傳統上，這些路徑是通過(guò)鉆直孔進(jìn)行的。然而，由于通道只能遵循直線(xiàn)視線(xiàn)路徑，所以在形成復雜的形狀時(shí)，該方法的有效性受到限制。
金屬3D打印技術(shù)為注塑成型提供共形冷卻
共形冷卻的實(shí)踐克服了這個(gè)限制。采用保形冷卻，通道可以設計成均勻地跟隨零件的形狀，因此，它們“符合”任何形狀以實(shí)現最佳效率和更快的循環(huán)時(shí)間。
在StarRapid，我們一直在進(jìn)行研究，以探索金屬
3D打印如何用于共形冷卻。決定評估3D打印對冷卻效率的最佳方法，并將該方法應用于現有的PIM客戶(hù)項目-MarcoBeverageSystems的熱水器。
MarcoBeverageSystems設計和制造各種咖啡機、熱水鍋爐、過(guò)濾器和咖啡研磨機。該公司使用透明且高品質(zhì)的儲水杯來(lái)為咖啡制造系統提供熱水。這是使用塑料注塑成型制造的部件，并且之前使用傳統的直線(xiàn)式冷卻通道制造。
以下概述了采用保形冷卻方法注塑塑料工具的步驟，以試圖簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程，同時(shí)實(shí)現高質(zhì)量的最終部件。
制作插件
使用金屬
3D打印技術(shù)大批量創(chuàng )建共形冷卻通道需要比傳統方法更長(cháng)的時(shí)間，但由于縮短了周期時(shí)間并提高了產(chǎn)品質(zhì)量，因此可以補償成本，從而降低大批量生產(chǎn)成本。共形冷卻通道設計為緊貼零件輪廓，同時(shí)保持靠近工具內壁以提高效率。
插件由馬氏體時(shí)效鋼打印并垂直定向在ReinshawDMLMAM250粉末床金屬打印機的打印臺上。垂直打印避免了額外的支撐，并防止了孔的塌陷。
金屬3D打印技術(shù)為注塑成型提供共形冷卻
打印后，零件仍具有粗糙的表面紋理，這是在使用3D打印方法逐層構建零件時(shí)所產(chǎn)生的。插件后來(lái)CNC加工并拋光以獲得高光澤度。盡管新插入件所需的冷卻液總量與使用直線(xiàn)通道的原始插件之間大致相同，但新3D打印插件的通道更緊密地跟隨工具的錐度，并具有更大的暴露表面積。
創(chuàng )建核心
StarRapid的工程師和LBC工程公司的工程師為共形冷卻核心創(chuàng )建了兩種不同的CAD設計。LBC是Renishaw的子公司，專(zhuān)門(mén)為復雜的3D打印應用提供先進(jìn)的設計解決方案。StarRapid的設計提高了冷卻效率，但通道的位置并沒(méi)有為模具中的其他支撐結構留下足夠的空間。
插入件安裝在板的B側，下方（右側）。這是每個(gè)循環(huán)打開(kāi)和關(guān)閉的印版。A面（左側）保持芯部，在每個(gè)成型周期中保持固定。
拋光外表面的工具非常重要。這在透明部件上形成了光滑的表面，并且在成型后幫助部件輕松地從工具上滑落。
結果
使用新的注塑模具，進(jìn)行了一系列測試，將結果與基準研究進(jìn)行比較。3D打印的核心和插入物比傳統模具工具表現得更好。不僅共形冷卻能夠極大地提高產(chǎn)品質(zhì)量，而且使冷卻時(shí)間縮短了38秒，即60％。這消除了額外的手動(dòng)空氣冷卻的需要。
周期時(shí)間的縮短可以為較長(cháng)的生產(chǎn)運行節省大量成本，并且可以大大彌補開(kāi)發(fā)這種工具所帶來(lái)的相對較大的費用。我們與Renishaw和LBCEngineering密切合作，創(chuàng )造了一個(gè)解決方案，大大縮短了周期時(shí)間，同時(shí)提高了質(zhì)量。隨著(zhù)研發(fā)努力的擴大，我們將繼續完善這一過(guò)程以適應未來(lái)的高級應用。
