使用塑料注射成型（PIM）時(shí)，控制熱量很重要。

大多數(shù)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(tǒng)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視線路徑，所以在形成復(fù)雜的形狀時(shí)，該方法的有效性受到限制。

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(shè)計(jì)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(xiàn)最佳效率和更快的循環(huán)時(shí)間。

在Star Rapid，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(píng)估3D打印對(duì)冷卻效率的最佳方法，并將該方法應(yīng)用于現(xiàn)有的PIM客戶(hù)項(xiàng)目-Marco Beverage Systems的熱水器。

Marco Beverage Systems設(shè)計(jì)和制造各種咖啡機(jī)、熱水鍋爐、過(guò)濾器和咖啡研磨機(jī)。該公司使用透明且高品質(zhì)的儲(chǔ)水杯來(lái)為咖啡制造系統(tǒng)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(tǒng)的直線式冷卻通道制造。

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(xiàn)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(tǒng)方法更長(zhǎng)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(bǔ)償成本，從而降低大批量生產(chǎn)成本。共形冷卻通道設(shè)計(jì)為緊貼零件輪廓，同時(shí)保持靠近工具內(nèi)壁以提高效率。

插件由馬氏體時(shí)效鋼打印并垂直定向在Reinshaw DMLM AM250粉末床金屬打印機(jī)的打印臺(tái)上。垂直打印避免了額外的支撐，并防止了孔的塌陷。

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(gòu)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

Star Rapid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(shè)計(jì)。LBC是Renishaw的子公司，專(zhuān)門(mén)為復(fù)雜的3D打印應(yīng)用提供先進(jìn)的設(shè)計(jì)解決方案。Star Rapid的設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)留下足夠的空間。

插入件安裝在板的B側(cè)，下方（右側(cè)）。這是每個(gè)循環(huán)打開(kāi)和關(guān)閉的印版。A面（左側(cè)）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(jié)果

使用新的注塑模具，進(jìn)行了一系列測(cè)試，將結(jié)果與基準(zhǔn)研究進(jìn)行比較。3D打印的核心和插入物比傳統(tǒng)模具工具表現(xiàn)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(zhǎng)的生產(chǎn)運(yùn)行節(jié)省大量成本，并且可以大大彌補(bǔ)開(kāi)發(fā)這種工具所帶來(lái)的相對(duì)較大的費(fèi)用。我們與Renishaw和LBC Engineering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。隨著研發(fā)努力的擴(kuò)大，我們將繼續(xù)完善這一過(guò)程以適應(yīng)未來(lái)的高級(jí)應(yīng)用。

審核編輯 黃昊宇