那么,设计3D打印模具随形冷却水路的时候是否有一些技巧或注意事项呢?美国注塑模具制造企业DiamondToolandEngineering与其3D打印模具的合作伙伴针对这个问题分享了一些经验。
为增材制造而设计
美国明尼苏达州的DiamondToolandEngineering公司专门为医疗行业制造紧密度容限和多腔的注塑模具。DiamondToolandEngineering公司为其注塑模具制造了带有随形冷却水路的模具镶件。
DiamondToolandEngineering3D打印模具镶件的设计和制造是在其合作伙伴3DPrintedParts公司的帮助下完成的。
3DPrintedParts公司表示,3D打印技术的价值要体现在为注塑模具所带来的产品附加价值中。根据3D科学谷的市场研究,模具制造用户可以通过金属3D打印技术顺利的构建具有随形冷却通道的模具型芯,使模具内的温度变化更加均匀,从而在时间、成本和质量方面优化模具加工过程,有助于缩短加工周期、减少翘曲变形、加快注塑产品交货期,以及提高产品设计的灵活性。
3DPrintedParts的设计团队在进行3D打印模具镶件设计时,对传统的镶件设计思维进行了突破,3DPrintedParts总结了几点3D打印模具镶件设计的技巧和经验:
除了设计随形水冷水路之外,设计团队还用在模具的部分区域中设计了晶格结构,取代原来的实心结构。晶格结构意味着能够节省打印材料和打印时间,同时降低打印成本。
在使用金属3D打印机制造悬垂结构时,往往需要在设计时为该结构添加支撑,而对于冷却水路这种内腔结构,后续去除支撑的难度很大,如将支撑结构残留在内腔结构中往往会影响冷却介质的流动。如果能够在设计时考虑到这些因素,并避免添加支撑,那么将可以消除支撑结构对模具冷却性能的影响。3DPrintedParts公司表示,他们在不添加支撑结构的情况下,可打印出与水平方向之间25度角的悬垂结构,这意味着他们能够在无需后续机加工的情况下,制造出更优异的几何结构。
注意高度与厚度比–一般来说,高度与壁厚比不超过15:1。
打印粉末的去除问题-在金属打印的过程中,冷却通道内腔内会被没有熔化的金属粉末所填充,所以在设计时需提前考虑到这个问题,并考虑内腔结构中的粉末如何进行清除。
冷却通道的形状–圆形螺旋状的水路看起来不错或者是建模相对容易,但是这种设计的冷却效果并不一定是最有效的,冷却通道的轮廓将根据需要进行改变。
3DPrintedParts公司表示,由于3D打印模具冷却水路与模具型芯的设计是共形的,这种设计使冷却周期从35-40秒缩短到6.7秒,大幅提升了注塑模具的冷却效率。