美国麻省理工学院的Sachs教授于1997年首次提出“注塑模具随形冷却技术”概念,他认为该技术将是3D打印最主要的4个应用之一。3D打印技术在成形复杂结构方面的优势,摆脱了传统机加工的成形限制,让复杂结构的随形冷却流道(随形水道),从设计变成现实。
随形冷却流道的结构优化,优化模具的传热管理,有利于提高水路的平衡性,消除热点和冷却不均匀现象,避免产品发生变形、缩孔、裂纹等缺陷;另一方面,优化结构利于缩短冷却时间,有效缩短整个产品的生产周期,提高生产效率。西安铂力特深耕金属增材制造技术在模具行业的应用,截止到目前,已经为用户节约生产成本上千万,持续为用户赋能。
从事化妆品盖包装的客户经常会遇到的项目问题与难点有热流道倒装模、生产周期太长、产品烫伤。针对这些问题,铂力特公司与其合作伙伴共同制定出了解决方案,即热嘴套镶件走随形水路,及进行不锈钢打印。在将随形水路和普通水路进行模流结果对比后,随形水路比普通水路的冷却时间快72%(15.64s)、温度低35.6%(33.3 ℃)、镶件温度低34.4%(32.6℃),这些结果都显示出,随形水路模温比较稳定,而普通水路模温较高且随时间一直升高。这一系列的数据证明,随形水路可以帮助客户提升了生产效率。
而从事转接头生产的客户经常会遇到的项目问题及难点则是原始斜顶出倒扣,透明料台阶;斜顶无法走水路且周期长;改用医用铍铜订货周期长且成本高。面对客户提出的这些问题,铂力特再次与合作伙伴制定出了对策:更改原始斜顶设计为内滑块;后模镶件均布随形水路平衡模温并降低周期;打印材料无毒,满足医疗产品行业。同样的,将随形水路和普通水路进行模流结果对比后,可以发现随形水路比普通水路冷却时间快47.48%(10.2s)、变形降低15%(0.02mm),从这些数据可以看出,使用随形水路同样可以帮助这个领域的客户改善生产数据。
在另一个应用案例,即复合打印中,客户遇到了由于原本镶件无水路,使得周期时间较长,塑胶产品成本较高的问题。为了更好地帮助客户解决遇到的困难,铂力特与合作伙伴共同为客户进行了问题分析,发现此镶件较为异形;尺寸较小,无法走水路,导致工件在注塑过程中温度较高,造成塑胶产品成型周期较长。而解决方案是通过复合打印,将铜棒做到细小骨位中间,同时加速热量传到,从而降低成型周期。
以上这些应用案例均由铂力特与上海毅速联合应用,使用的是BLT-A300及BLT-S310设备打印完成。其中BLT-S310是一款有效成形尺寸为250mm×250mm×400mm,可打印钛合金、铝合金、高温合金、铜合金、钴铬合金、不锈钢、高强钢、模具钢等材料的设备;设备成形精度好、稳定性高。此款设备现在广泛应用在航空、航天、发动机、电子及工业模具等行业,同时,其还是空客A330增材制造项目专用机型。
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