金属3D打印保形冷却注塑模具生产率提高30％

3D Systems的金属添加剂制造工艺和Cimatron模具设计软件大大减少了模具插件的冷却周期。如果在注入冷却循环期间温度变化很大，则组件翘曲的风险大大增加。传统设计和制造的注塑汽车管道的测试将导致整个测试中132℃的温度波动，B＆J Specialty建议为客户使用保形冷却注塑成型，以实现更均匀的冷却。 。为了实现这一目标，B＆J Specialty工程师使用3D Systems的Cimatron®软件进行模具设计，内部冷却水路径设计为与零件表面相匹配。为了生产复杂而精确的内部冷却水道，他们使用3D Systems金属添加剂制造设备ProX®DMP300进行印刷。新型保形冷却模具插件可在冷却过程中将温度变化降至18°C，并将模具缩短周期时间从1分钟缩短至40秒，从而将整体生产率提高30％。根据Jarod Rauch的说法，ProX®DMP300可以控制大约一英寸到千分之一英寸的公差。冷却水路径导致温度变化很大。形状冷却模具解决了现代技术的长期存在的问题。

问题。许多注塑件是曲面，但用于制造冷却水路的孔只能直接钻孔。在大多数情况下，这意味着冷却水路径不能与零件的几何特征相匹配。传统制造的冷却线必须绕过部件的最外层以避免与模腔干涉，这意味着部件越靠近部件的中心，离最近的冷却水路径越远。因此通常，在冷却过程开始时在组件上发生显着的温度变化。 B＆J Specialty重新设计了汽车管道以提高冷却效率，其特点是多个不规则表面。在原始模具设计过程中，通过中心和定子块钻出冷却线，以调整模具的几何特征，允许一定程度的翘曲。对于不规则形状的管道，由于直通道的限制，管道的几个重要特征与冷却水路径无关。由此产生的温度变化会产生残余应力，导致零件在冷却时弯曲。过去，元件制造商通常会延长冷却周期来解决这个问题，以确保零件在从模具中取出之前完全固化，并调整插件以允许一定程度的翘曲。该方法的问题在于延长冷却循环会降低生产效率并增加部件制造成本。与传统的线性冷却水道相比，金属3D打印共形冷却水道可将温度变化降低86％。通过保形冷却水道改善模具。根据Jarod Rauch（B＆J Specialty的信息技术和3D打印经理），汽车管道是一个很好的应用实例，改进的保形冷却设计可以提高零件质量，降低废品率并缩短冷却周期。 B＆J Specialty向响应新测试方法的客户（汽车供应商）提供了此解决方案。在获得原始几何数据的CAD文件后，B＆J Specialty工程师开始使用3D Systems的Cimatron模具设计软件进行设计工作。劳赫称为B＆J SpecIalty是在研究金属3D打印机上的共形冷却应用时接触到的Cimatron软件。 “我们看到3D Systems提供了一个完整的端到端解决方案，包括模具设计软件，3D打印建模准备软件和3D打印机，这让我对这个解决方案非常满意，”Rauch说。 

B＆J Specialty的工程师与Cimatron合作，放弃了原有的线性冷却水回路，并将其替换为保形冷却水路，水路与部件表面之间的距离保持不变。使用金属3D打印技术的最终金属模具生产使工程师能够设计复杂的冷却水道，同时提高横截面和界面表面的质量。这种类型的功能确保了湍流，进一步增加了从模具传递到冷却剂的热量，从而提高了冷却效率。更有效地模塑模具的能力降低了部件的缺陷率（例如翘曲和凹痕）并确保了部件的质量。这种方法降低了校准，试错率和采样率，从而提高了零件质量，为模塑商和操作员节省了大量的时间和金钱。通过精确模拟设定期望B＆J专业工程师随后将模具文件从Cimatron软件导入Moldex3D（注塑模拟软件）进行整体冷却模拟。 “Cimatron与Moldex3D完全兼容，可以轻松模拟整个注塑过程，并绘制模具和组件的温度曲线，以找到热点和冷却点，并模拟不同冷却时间的影响。劳赫说。模拟过程还指出了可以改善焦点的一些领域重新设计了这些关键领域的冷却策略。

将原始模具设计与新型保形冷却水路设计进行比较，结果表明新零件的温度分布得到了很大的改善，温度变化降低了86％。 Cimatron与Moldex3D完全兼容，使我们能够轻松模拟注塑工艺，以数字方式评估设计。带有保形冷却水回路的3D打印模具插件B＆J Specialty工程师随后使用3D Systems 3DXpertTM金属添加剂制造软件设计模具嵌件以准备生产。他们导入组件数据，优化几何特征数据，计算扫描路径，布置3D打印构建平台，以及将数据直接从3DX Systems软件发送到3D Systems ProX DMP 300金属3D打印机。 ProX DMP 300采用高精度激光头和3DSystemsLaserForm®材料。对于汽车管道模具，B＆J Specialty使用马氏体时效钢。 B＆J Specialty使用保形冷却水回路，通过直接3D金属打印将生产率提高30％。 “由于其高精度，ProX DMP 300在共形冷却水道的建设方面表现良好，”Rauch说。 “我们可以允许公差从千分之一到千分之一。”3D Systems的专利直接金属印刷（DMP）技术使我们能够使用更小的材料颗粒创造最精细的细节和最薄的墙壁。厚。该组件的最终表面粗糙度为5μm（200Ra微英寸）。而且不需要太多的后期处理。生产力大大提高印刷完成后，B＆J Specialty使用蓝光3D扫描仪将插件扫描到3DSystemsGeomagic®ControlXTM检测和计量软件中，将网格覆盖在设计的几何图形上，并对金属3D打印模具插件进行认证。然后将插入件送到汽车供应商，汽车供应商然后将插件安装到模塑机上。 Rauch说：“基准测试结果表明，冷却过程使冷却过程更加平衡，从而缩短了冷却循环时间，并将生产效率提高了30％。由于共形冷却，冷却循环时间缩短，从而减少了注射压力，导致注射压力降低。模具寿命大大提高，从而减少了分型线的磨损，减少了模具的复杂细节。“