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    2. 異型水路與金屬3D打印應用

      日期: 2019-02-15  來源:  點擊數:  

        冷卻系統(Cooling System)是模具設計工程之一。當塑膠原料加熱注入至溫度較低的模具后,需要等待模具冷卻才能脫模取出成品,此時,需依賴冷卻系統加以冷卻。冷卻系統影響了脫模時間、制品質量、制品外觀等,影響質量甚巨。


        模具的冷卻系統為水路,換句話說,水路的設計影響了模具的散熱質量。水路設計的目的是使制品均勻冷卻,并在較短時間內頂出成型。傳統的模具冷卻(Mold Cooling)使用了簡易的方式,以直線的水路設計為主,制作較簡易,但需要的散熱時間較長。


      異型水路(Conformal Cooling)是模具產業所使用的特有制造技術,由于模流分析軟件的問世,設計者可以透過軟件分析模具與水路的散熱情形,縮短制造時間,提升制造質量。更進一步來看,模具的散熱水路設計方式也可以采用不規則形狀設計,提升散熱效率


        1.異型水路與傳統水路比較


        異型水路(Conformal Cooling)是模具產業所使用的特有制造技術,由于模流分析軟件的問世,設計者可以透過軟件分析模具與水路的散熱情形,縮短制造時間,提升制造質量。更進一步來看,模具的散熱水路設計方式也可以采用不規則形狀設計,提升散熱效率,這就是異型水路的基本原理。


        然而,制作異型水路的方法受到了既有技術的限制,方式是將模具加以鉆孔或切割焊合,不僅施工十分復雜,而且模具的壽命也會因為二次加工的緣故而縮短,因此,很長一段時間,異型水路設計只能停留在理論階段,不過金屬3D打印出現后,這些問題獲得了突破性改善。


        為何金屬3D打印改變了水路設計的限制?這要從3D打印技術說起,3D打印是近年進展迅速的工程技術,最大的優勢是3D打印的原理為加法制造,因此沒有造型上的限制,即使是物體內的復雜造型與管線,對3D打印來說并不構成困難,模具產業注意到3D金屬打印的價值。


        不論是多少直徑的模具水路,或是一般車床難以施作的內角加工,金屬3D打印皆可輕易達成,更棒的是,即使異型水路的規劃方式復雜,金屬3D打印只要一次施作過程,皆能精準的同時完成模具與異型水路。


      異型水路(Conformal Cooling)是模具產業所使用的特有制造技術,由于模流分析軟件的問世,設計者可以透過軟件分析模具與水路的散熱情形,縮短制造時間,提升制造質量。更進一步來看,模具的散熱水路設計方式也可以采用不規則形狀設計,提升散熱效率


        2.異型水路帶來的效益


        根據3D Systems所分享的Bastech成功案例,可以得知,異型水路結合3D打印技術的加持下改良過后的模具,可以繞過頂銷與固定螺絲,即使水路距離區域較遠,也能夠達到理想的冷卻質量。


        Bastech表示,異型水路顯著的效益如下:


        (1)模具設計時間減少75%;


        (2)制造端人力可以節省50%;


        (3)省下14%射出模具生產周期;


        (4)制造費用得以節省16%。


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