注塑、压铸模具生产中,冷却效果直接关联生产节拍与产品品质。传统模具加工只能加工直线钻孔冷却水路,面对曲面、异形产品,水路距离型腔表面远近不一,局部位置冷却不足,容易出现产品翘曲、缩痕,同时冷却耗时拉长,降低注塑生产效率。随形冷却水路跟随产品轮廓弯曲变化,能够均匀带走模具热量,而这类复杂管路很难依靠传统钻孔加工实现,金属 3D 打印成为解决该痛点的有效路径。中科煜宸金属 3D 打印铺粉 SLM 设备面向模具行业,开发模具钢成套工艺包,在大量塑胶模具、压铸模具镶件项目完成落地。
随形冷却镶件的开发,第一步是产品仿真分析。根据塑件结构,模拟注塑过程温度分布,规划随形水路走向、管径、水路和型腔表面距离,兼顾冷却效率,同时保障镶件本身结构强度。设计完成三维模型之后,再导入金属 3D 打印设备开展成型。中科煜宸 SLM 金属 3D 打印设备适配 H13、马氏体时效钢等主流模具钢粉末,优化扫描策略,控制打印过程热应力,降低镶件变形风险。模具镶件往往带有细小悬垂水路结构,工艺参数需要平衡成型致密度和支撑去除难度,避免水路内部残留过多支撑粉末难以清理。
打印完成不等于成品镶件,后处理环节对模具使用至关重要。零件需要做去应力退火,释放打印带来残余应力,防止模具后续使用开裂;去除外部支撑,疏通内部随形水路,把残留粉末清理干净;之后开展机加工,完成镶件装配基准面、型腔表面精加工,部分模具还需要做表面氮化处理提升耐磨性能。中科煜宸金属 3D 打印技术服务团队,会为模具客户提供完整后处理技术指引,包含热处理温度制度、水路清理方案,帮助客户打通打印到上机使用的全链路。
从实际落地项目反馈来看,采用中科煜宸金属 3D 打印制造随形冷却镶件之后,模具冷却更加均匀,部分注塑产品的缩印、翘曲缺陷得到改善,单件注塑冷却时间得到压缩,单位时间模具产出有所提升。对于外观要求高、薄壁复杂塑胶件,随形冷却带来的收益更加明显。当然金属 3D 打印模具镶件也存在成本约束,适合复杂外观、高附加值产品模具,并非全部模具都需要替换成 3D 打印镶件。
很多模具企业初次接触金属 3D 打印,会面临设计思路转变的问题。传统模具思维以钻孔水路为基础,随形冷却需要重新做水路设计。中科煜宸金属 3D 打印团队会配合客户做联合开发,协助评估产品是否适合随形冷却方案,完成水路设计优化,试样打印验证,再投入模具批量使用。金属 3D 打印不是简单替换传统模具加工,而是给模具设计师打开新的设计空间,中科煜宸把装备、工艺、技术服务结合,帮助模具制造企业用好增材制造技术,实现产品工艺升级。