【干貨】金屬3D打印技術為注塑成型提供共形冷卻

     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，這些路徑是通過鉆直孔進行的。然而，由于通道只能遵循直線視線路徑，所以在形成復雜的形狀時，該方法的有效性受到限制。

     共形冷卻的實踐克服了這個限制。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”任何形狀以實現最佳效率和更快的循環時間。在Star Rapid，我們一直在進行研究，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客戶項目-Marco Beverage Systems的熱水器。

     Marco Beverage Systems設計和制造各種咖啡機、熱水鍋爐、過濾器和咖啡研磨機。該公司使用透明且高品質的儲水杯來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，以試圖簡化生產流程，同時實現高質量的最終部件。

制作插件

     使用金屬3D打印技術大批量創建共形冷卻通道需要比傳統方法更長的時間，但由于縮短了周期時間并提高了產品質量，因此可以補償成本，從而降低大批量生產成本。共形冷卻通道設計為緊貼零件輪廓，同時保持靠近工具內壁以提高效率。插件由馬氏體時效鋼打印并垂直定向在Reinshaw DMLM AM250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。

    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所產生的。插件后來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建了兩種不同的CAD設計。LBC是Renishaw的子公司，專門為復雜的3D打印應用提供先進的設計解決方案。Star Rapid的設計提高了冷卻效率，但通道的位置并沒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）。這是每個循環打開和關閉的印版。A面（左側）保持芯部，在每個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，進行了一系列測試，將結果與基準研究進行比較。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品質量，而且使冷卻時間縮短了38秒，即60％。這消除了額外的手動空氣冷卻的需要。

      周期時間的縮短可以為較長的生產運行節省大量成本，并且可以大大彌補開發這種工具所帶來的相對較大的費用。我們與Renishaw和LBC Engineering密切合作，創造了一個解決方案，大大縮短了周期時間，同時提高了質量。隨著研發努力的擴大，我們將繼續完善這一過程以適應未來的高級應用。