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注塑加工

注塑模具随形冷却 未来需要1500台金属3D打印机

发布于:2018/1/24 21:33:45

关键词:模具,注塑模具,注塑制品,插头
简    介:据相关资料发现,注塑模具随形冷却技术最先是在1997年由美国麻省理工学院的Sachs教授表态,他认为这个技术将是3D打印最主要的四个应用之一。经过3D打印技术整整二十年继续发展,这个技术在模具行业的规...

  据相关资料发现,注塑模具随形冷却技术最先是在1997年由美国麻省理工学院的Sachs教授表态,他认为这个技术将是3D打印最主要的四个应用之一。经过3D打印技术整整二十年继续发展,这个技术在模具行业的规模应用也的到了证实。据南极熊了解,在部分模具制造厂商中,当下随形冷却模具业务已占到总业务的40%。

   “将来10年内,我国模具行业需要1500台金属3D打印机”。

  注塑模具的随形冷却方式跟传统的冷却方式有所区别,其冷却水道的形状是随着注塑制品的外形而变化的,不再是传统的直线状。而3D打印技术能够使冷却水路的制造避免了交叉钻孔的限制,3D打印的随形冷却水路还能够根据冷却要求进行不一样的冷却回路设计,从而以一致的速度进行散热,以促进散热的均匀性。

  对于模具制造商来说,因为模具的质量直接决定了注塑生产效率,并决定产品质量,从而决定产品的附加值,因此,怎么样在最小周期时间内高效冷却塑料产品,成为随形冷却注塑模具设计跟制造经历中核心的考量因素,而冷却在这期间扮演了重要的角色。

  随形冷却的原理是:在一个统一连续的方式下快速地降低塑件的温度,注塑件不能在冷却经历中从模具中取出,直到冷却充足,然后,从模具中取出注塑件。任何热点都会延迟注塑件的注塑周期,可能会导致脱模后注塑件的翘曲跟凹陷,并可能伤害塑件表面的质量。快速冷却是通过冷却液在模具内的通道流过将注塑件的热量带走,这种冷却效果的速度跟均匀性是由流体通道以及冷却流体通过它的速度来决定的。

  传统的模具内,冷却水路是通过交叉钻孔产生内部网络,并通过内置流体插头来调整流速跟方向。金属3D打印技术在模具冷却水路制造中的应用则突破了交叉钻孔方式对冷却水路设计的限制。目前,模具设计企业能够设计出更靠近模具冷却表面的随形水路,它们拥有平滑的角落,更快的流量跟更高的冷却效率。

  传统的模具内冷却通道是通过二次加工来完成的。通过交叉钻孔,产生直线管的内部网络,通过内置流体插头来调整流速跟方向,这种方法有其局限性,水路网络的形状是有限的,因此,冷却通道离模具的表面远,使得冷却效率低。不只如此,还不可不面对额外的加工跟装配时间,以及盲点的渠道网络可能被阻塞的危险;并且,在复杂的状况下,为了预留冷却通道的加工,模具还需要被切分成几个部分来制造,然后再拼接成一整块模具,这导致了额外的制造环节,而且还会缩短模具的寿命。

  随形冷却方式跟传统冷却方式的区别在于,其冷却水道的形状随着注塑制品的外形变化,不再是直线状的,这种冷却水道非常好地解决了传统冷却水道跟模具型腔表面距离不一致的问题,能够使得注塑制品得到均匀的冷却,冷却效率更高。

  3D打印制造使人们摆脱了交叉钻孔的限制。目前,能够设计内部通道更靠近模具的冷却表面,并拥有平滑的角落、更快的流量,增加热量转移到冷却液的效率;还能够根据冷却要求设计不一样的冷却回路,旨在以一致的速度进行散热,以促进散热的均匀性。冷却液通过量对模具的冷却速度至关重要,必须设计光滑的角落,以减少沿通道的压力损失。

  有消息称,金属粉末选择性激光熔化(SLM)3D打印技术,在直径小至1.4毫米的冷却通道亦能够生产。铺粉的3D打印制造技术的一个好处是,粉末熔化带来轻微纹理的表面,这种纹理结构增加了冷却接触的表面积,带来更好的传热效果,从而提升了冷却效率,并形成通道内小湍流,从而完成通道自清洁的效果。通过3D打印制造的随形冷却注塑模具,能够使注塑成型效率提升达70%或以上,例如,一个冰刮刀的模具,通过增材制造方法来加工,能够使得注塑周期从80秒降到40秒,这意味着注塑件的生产速度变为原来的两倍。

  通过增材制造来制造的随形冷却模具的别的主要优点,包括:能够成型更均匀的塑件制品,使制品零缺陷,而且避免因冷却速度不均匀而导致的缩凹痕迹。别的,在开发新注塑产品时,有助于完成通过较少的迭代即可实现新产品的开发。

  当然,越来越多的优点还包括:在制造复杂模具时,因为减少了冷却通道加工跟拼接的环节,增材制造方法比传统方式更快。

  应这个注意的是,增材制造出来的模具,表面精度不高,要通过后期的精加工跟抛光处理来取得所需的表面精度。在该环节,传统的机加工跟增材制造优势形成互补。

  2007年,史玉升、伍志刚等表态了基于离散/聚集模型的随形冷却水道的设计方法,建设了截面为圆形、椭圆形、半椭圆形跟U形的冷却水道的传热模型,并运用选择性激光烧结(SLS)技术成功制造了香盒模具。

  利用3D打印方法加工的冷却水道的截面形状拥有多样性,能够是U形、圆形跟椭圆等。随形冷却水道采纳SLM成型工艺进行3D打印,截面选用圆形截面,这样不只可减小边角处的热应力积累,避免注塑时因应力集中造成的模具损坏,还可较为准确地借鉴传统注塑模具冷却水道的设计经验,更好地控制模具的壁面温度。某叶轮塑件的冷却可分为端面及叶片两部分。

  在随意冷却前期设计中运用到一款软件Moldflow,Moldflow是一款拥有强大功能的专业注塑成型CAE软件,当下被广泛应使用于注射成型领域中的模流分析。Moldflow2014版本更是能够使用于随形冷却水道的设计,拥有强大的设计跟优化功能。在将来,随着3D打印技术继续的发展跟应用,随形冷却技术将会逐渐成为了注塑模具冷却系统研究的热点。用3D打印技术制造随形冷却模具,不只简化了加工工艺,同时也方便随形冷却水道的设计,提升设计的效率使冷却水道的随形性更为理想。


关键词:模具,注塑模具,注塑制品,插头

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