如何使模具表面保持恒溫？

日期: 2021-05-16 來源: 點擊數:

自工業注塑制模發展之初，如何使模具表面保持恒溫就一直困擾著人們，在注塑成型中，成品的冷卻時間在注塑生產周期的占比高達70%，主要原因是：在傳統的模具制造中，溫度控制或冷卻水路只能在直線上鉆孔。關鍵熱點通常不在冷卻熱量傳播的范圍之內, 因此無法有效冷卻。

為了使溫度保持恒定，制造商們先后使用了隔板、散熱器、散熱管等；還嘗試將塊狀物層壓在一起，并在模具上加裝結構復雜的鉆孔裝置。如何快速低成本地完成制造又成了一大難題。

傳統水路（左）與隨形水路（右）

美國麻省理工學院Sachs教授于1997年首次提出“注塑模具隨形冷卻技術”概念，設計出與部件輪廓一致的冷卻通道被認為是控制注塑制模溫度的最佳解決方案。然而隨形冷卻增加了模具制造的設計難度及制造復雜度，使得大部分傳統制造商都對其望而卻步。

3D打印技術作為智能制造的代表制造技術，近年來在我國制造業中得到了廣泛運用，使用直接金屬激光燒結 (DMLS) 技術，可以在生產過程中將優化的隨形冷卻水路集成到模具當中。確保散熱更快、更均勻，可以降低模具中的熱應力并延長模具使用壽命。塑料產品質量和零部件的尺寸精度也得到了提高，同時減少了翹曲變形。此外，3D打印技術在成形復雜結構方面的優勢，擺脫了傳統機加工的成形限制，讓復雜結構的隨形冷卻流道（隨形水道），從設計變成現實。該工藝還可大幅縮短注塑模具的生產周期。

利用激光燒結來進行電子化制造在許多不同的工業已經成為可行的方案。需要強調的重點是，該技術不僅在快速成型環境里可行，而且在多品種的復雜產品的一系列生產中也是可行的。例如，知名模具服務LBC公司使用全球工業3D打印領導者EOS (2021 TCT亞洲展展位號：G14) 創新激光技術進行模具制造，并對部分或整個工藝鏈進行調整以適應客戶的運營流程。

該公司利用 DMLS 工藝優化模具鑲件的散熱性，周期縮短了 55% - 從 90 秒縮短到 40 秒，相當于年生產率提高了 125%。3,250 歐元的投資在兩個月內得到回報，使用增材技術后公司每年可節省近兩萬歐元。

除了EOS，國內3D打印公司的激光選區燒結/熔化等一大批工藝裝備實現產業化，鉑力特（2021 TCT亞洲展展位號：E30）曾攜設備BLT-A320亮相TCT Asia 2020，BLT-A320打印的零件型面下分布有隨形冷卻水道，提高了冷卻的效率和均勻性。零件大部分區域做了輕量化設計，整體減重24%，節省了原材料、縮短了生產周期、降低了生產成本。