金屬3D打印保形冷卻注塑模具生產率提高30％

3D Systems的金屬添加劑制造工藝和Cimatron模具設計軟件大大減少了模具插件的冷卻周期。如果在注入冷卻循環期間溫度變化很大，則組件翹曲的風險大大增加。傳統設計和制造的注塑汽車管道的測試將導致整個測試中132℃的溫度波動，B＆J Specialty建議為客戶使用保形冷卻注塑成型，以實現更均勻的冷卻。 。為了實現這一目標，B＆J Specialty工程師使用3D Systems的Cimatron?軟件進行模具設計，內部冷卻水路徑設計為與零件表面相匹配。為了生產復雜而精確的內部冷卻水道，他們使用3D Systems金屬添加劑制造設備ProX?DMP300進行印刷。新型保形冷卻模具插件可在冷卻過程中將溫度變化降至18°C，并將模具縮短周期時間從1分鐘縮短至40秒，從而將整體生產率提高30％。根據Jarod Rauch的說法，ProX?DMP300可以控制大約一英寸到千分之一英寸的公差。冷卻水路徑導致溫度變化很大。形狀冷卻模具解決了現代技術的長期存在的問題。

問題。許多注塑件是曲面，但用于制造冷卻水路的孔只能直接鉆孔。在大多數情況下，這意味著冷卻水路徑不能與零件的幾何特征相匹配。傳統制造的冷卻線必須繞過部件的最外層以避免與模腔干涉，這意味著部件越靠近部件的中心，離最近的冷卻水路徑越遠。因此通常，在冷卻過程開始時在組件上發生顯著的溫度變化。 B＆J Specialty重新設計了汽車管道以提高冷卻效率，其特點是多個不規則表面。在原始模具設計過程中，通過中心和定子塊鉆出冷卻線，以調整模具的幾何特征，允許一定程度的翹曲。對于不規則形狀的管道，由于直通道的限制，管道的幾個重要特征與冷卻水路徑無關。由此產生的溫度變化會產生殘余應力，導致零件在冷卻時彎曲。過去，元件制造商通常會延長冷卻周期來解決這個問題，以確保零件在從模具中取出之前完全固化，并調整插件以允許一定程度的翹曲。該方法的問題在于延長冷卻循環會降低生產效率并增加部件制造成本。與傳統的線性冷卻水道相比，金屬3D打印共形冷卻水道可將溫度變化降低86％。通過保形冷卻水道改善模具。根據Jarod Rauch（B＆J Specialty的信息技術和3D打印經理），汽車管道是一個很好的應用實例，改進的保形冷卻設計可以提高零件質量，降低廢品率并縮短冷卻周期。 B＆J Specialty向響應新測試方法的客戶（汽車供應商）提供了此解決方案。在獲得原始幾何數據的CAD文件后，B＆J Specialty工程師開始使用3D Systems的Cimatron模具設計軟件進行設計工作。勞赫稱為B＆J SpecIalty是在研究金屬3D打印機上的共形冷卻應用時接觸到的Cimatron軟件。 “我們看到3D Systems提供了一個完整的端到端解決方案，包括模具設計軟件，3D打印建模準備軟件和3D打印機，這讓我對這個解決方案非常滿意，”Rauch說。 

B＆J Specialty的工程師與Cimatron合作，放棄了原有的線性冷卻水回路，并將其替換為保形冷卻水路，水路與部件表面之間的距離保持不變。使用金屬3D打印技術的最終金屬模具生產使工程師能夠設計復雜的冷卻水道，同時提高橫截面和界面表面的質量。這種類型的功能確保了湍流，進一步增加了從模具傳遞到冷卻劑的熱量，從而提高了冷卻效率。更有效地模塑模具的能力降低了部件的缺陷率（例如翹曲和凹痕）并確保了部件的質量。這種方法降低了校準，試錯率和采樣率，從而提高了零件質量，為模塑商和操作員節省了大量的時間和金錢。通過精確模擬設定期望B＆J專業工程師隨后將模具文件從Cimatron軟件導入Moldex3D（注塑模擬軟件）進行整體冷卻模擬。 “Cimatron與Moldex3D完全兼容，可以輕松模擬整個注塑過程，并繪制模具和組件的溫度曲線，以找到熱點和冷卻點，并模擬不同冷卻時間的影響。勞赫說。模擬過程還指出了可以改善焦點的一些領域重新設計了這些關鍵領域的冷卻策略。

將原始模具設計與新型保形冷卻水路設計進行比較，結果表明新零件的溫度分布得到了很大的改善，溫度變化降低了86％。 Cimatron與Moldex3D完全兼容，使我們能夠輕松模擬注塑工藝，以數字方式評估設計。帶有保形冷卻水回路的3D打印模具插件B＆J Specialty工程師隨后使用3D Systems 3DXpertTM金屬添加劑制造軟件設計模具嵌件以準備生產。他們導入組件數據，優化幾何特征數據，計算掃描路徑，布置3D打印構建平臺，以及將數據直接從3DX Systems軟件發送到3D Systems ProX DMP 300金屬3D打印機。 ProX DMP 300采用高精度激光頭和3DSystemsLaserForm?材料。對于汽車管道模具，B＆J Specialty使用馬氏體時效鋼。 B＆J Specialty使用保形冷卻水回路，通過直接3D金屬打印將生產率提高30％。 “由于其高精度，ProX DMP 300在共形冷卻水道的建設方面表現良好，”Rauch說。 “我們可以允許公差從千分之一到千分之一?！?D Systems的專利直接金屬印刷（DMP）技術使我們能夠使用更小的材料顆粒創造最精細的細節和最薄的墻壁。厚。該組件的最終表面粗糙度為5μm（200Ra微英寸）。而且不需要太多的后期處理。生產力大大提高印刷完成后，B＆J Specialty使用藍光3D掃描儀將插件掃描到3DSystemsGeomagic?ControlXTM檢測和計量軟件中，將網格覆蓋在設計的幾何圖形上，并對金屬3D打印模具插件進行認證。然后將插入件送到汽車供應商，汽車供應商然后將插件安裝到模塑機上。 Rauch說：“基準測試結果表明，冷卻過程使冷卻過程更加平衡，從而縮短了冷卻循環時間，并將生產效率提高了30％。由于共形冷卻，冷卻循環時間縮短，從而減少了注射壓力，導致注射壓力降低。模具壽命大大提高，從而減少了分型線的磨損，減少了模具的復雜細節?！?/p>