據(jù)相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，注塑模具隨形冷卻技術(shù)最先是在1997年由美國麻省理工學(xué)院的Sachs教授提出，他認(rèn)為該技術(shù)將是3D打印最主要的四個應(yīng)用之一。經(jīng)過3D打印技術(shù)整整二十年不斷發(fā)展琅翻，該技術(shù)在模具行業(yè)的規(guī)模應(yīng)用也的到了證實。據(jù)南極熊了解柑贞，在部分模具制造廠商中方椎，目前隨形冷卻模具業(yè)務(wù)已占到總業(yè)務(wù)的40%。

“未來10年內(nèi)钧嘶，中國模具行業(yè)需要1500臺金屬3D打印機”棠众。

注塑模具的隨形冷卻方式與傳統(tǒng)的冷卻方式有所區(qū)別，其冷卻水道的形狀是隨著注塑制品的外形而變化的有决，不再是傳統(tǒng)的直線狀摄欲。而3D打印技術(shù)可以使冷卻水路的制造避免了交叉鉆孔的限制，3D打印的隨形冷卻水路還可以根據(jù)冷卻要求進(jìn)行不同的冷卻回路設(shè)計疮薇，從而以一致的速度進(jìn)行散熱胸墙，以促進(jìn)散熱的均勻性我注。

對于模具制造商來說，由于模具的質(zhì)量直接決定了注塑生產(chǎn)效率迟隅，并決定產(chǎn)品質(zhì)量但骨，從而決定產(chǎn)品的附加值，所以智袭，如何在最小周期時間內(nèi)高效冷卻塑料產(chǎn)品籍纸，成為隨形冷卻注塑模具設(shè)計與制造過程中關(guān)鍵的考量因素，而冷卻在這期間扮演了重要的角色渊妨。

隨形冷卻的原理是：在一個統(tǒng)一連續(xù)的方式下快速地降低塑件的溫度烹驰，注塑件不能在冷卻過程中從模具中取出，直到冷卻充分夕涧，然后魄蔗，從模具中取出注塑件。任何熱點都會延遲注塑件的注塑周期刹讹，可能會導(dǎo)致脫模后注塑件的翹曲和凹陷肆洽，并可能損害塑件表面的質(zhì)量≈坝瑁快速冷卻是通過冷卻液在模具內(nèi)的通道流過將注塑件的熱量帶走社咒，這種冷卻效果的速度和均勻性是由流體通道以及冷卻流體通過它的速度來決定的。

傳統(tǒng)的模具內(nèi)螺煞，冷卻水路是通過交叉鉆孔產(chǎn)生內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)位俩，并通過內(nèi)置流體插頭來調(diào)整流速和方向。金屬3D打印技術(shù)在模具冷卻水路制造中的應(yīng)用則突破了交叉鉆孔方式對冷卻水路設(shè)計的限制√几欤現(xiàn)在乍狐，模具設(shè)計企業(yè)可以設(shè)計出更靠近模具冷卻表面的隨形水路，它們具有平滑的角落固逗，更快的流量和更高的冷卻效率。

傳統(tǒng)的模具內(nèi)冷卻通道是通過二次加工來實現(xiàn)的藕帜。通過交叉鉆孔烫罩，產(chǎn)生直線管的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，通過內(nèi)置流體插頭來調(diào)整流速和方向洽故，這種方法有其局限性贝攒，水路網(wǎng)絡(luò)的形狀是有限的，所以时甚，冷卻通道離模具的表面遠(yuǎn)隘弊，使得冷卻效率低。不僅如此荒适，還不得不面對額外的加工和裝配時間梨熙，以及盲點的渠道網(wǎng)絡(luò)可能被堵塞的風(fēng)險开镣；而且，在復(fù)雜的情況下锯忱，為了預(yù)留冷卻通道的加工常籍，模具還需要被切分成幾個部分來制造，然后再拼接成一整塊模具闰妓，這導(dǎo)致了額外的制造環(huán)節(jié)锨圣，并且還會縮短模具的壽命。

隨形冷卻方式與傳統(tǒng)冷卻方式的區(qū)別在于过腰，其冷卻水道的形狀隨著注塑制品的外形變化骗采，不再是直線狀的，這種冷卻水道很好地解決了傳統(tǒng)冷卻水道與模具型腔表面距離不一致的問題橄看，可以使得注塑制品得到均勻的冷卻词趾，冷卻效率更高。

3D打印制造使人們擺脫了交叉鉆孔的限制∧嚎危現(xiàn)在法洼，可以設(shè)計內(nèi)部通道更靠近模具的冷卻表面，并具有平滑的角落椎吼、更快的流量眠琴，增加熱量轉(zhuǎn)移到冷卻液的效率；還可以根據(jù)冷卻要求設(shè)計不同的冷卻回路姓建，旨在以一致的速度進(jìn)行散熱诞仓，以促進(jìn)散熱的均勻性。冷卻液通過量對模具的冷卻速度至關(guān)重要速兔，必須設(shè)計光滑的角落墅拭，以減少沿通道的壓力損失。

據(jù)悉涣狗，金屬粉末選擇性激光熔化（SLM）3D打印技術(shù)谍婉，在直徑小至1.4毫米的冷卻通道亦可以生產(chǎn)。鋪粉的3D打印制造技術(shù)的一個好處是镀钓，粉末熔化帶來輕微紋理的表面穗熬，這種紋理結(jié)構(gòu)增加了冷卻接觸的表面積，帶來更好的傳熱效果丁溅，從而提高了冷卻效率唤蔗，并形成通道內(nèi)小湍流，從而實現(xiàn)通道自清潔的效果窟赏。通過3D打印制造的隨形冷卻注塑模具妓柜，可以使注塑成型效率提高達(dá)70%或以上，例如棕健，一個冰刮刀的模具寸纠，通過增材制造方法來加工雳雄，可以使得注塑周期從80秒降到40秒，這意味著注塑件的生產(chǎn)速度變?yōu)樵瓉淼膬杀丁?/p>

通過增材制造來制造的隨形冷卻模具的其他主要優(yōu)點吴烹，包括：可以成型更均勻的塑件制品斯凑，使制品零缺陷，并且避免因冷卻速度不均勻而導(dǎo)致的縮凹痕跡眨攀。另外蛀颓，在開發(fā)新注塑產(chǎn)品時，有助于實現(xiàn)通過較少的迭代即可完成新產(chǎn)品的開發(fā)扛聂。

當(dāng)然艘尊，更多的優(yōu)點還包括：在制造復(fù)雜模具時，由于減少了冷卻通道加工和拼接的環(huán)節(jié)栏付，增材制造方法比傳統(tǒng)方式更快罚考。

應(yīng)該注意的是，增材制造出來的模具组弥，表面精度不高笼踩，要通過后期的精加工和拋光處理來獲得所需的表面精度。在這個環(huán)節(jié)亡嫌，傳統(tǒng)的機加工與增材制造優(yōu)勢形成互補嚎于。

2007年，史玉升挟冠、伍志剛等提出了基于離散/聚集模型的隨形冷卻水道的設(shè)計方法于购，建立了截面為圓形、橢圓形知染、半橢圓形和U形的冷卻水道的傳熱模型肋僧，并使用選擇性激光燒結(jié)（SLS）技術(shù)成功制造了香盒模具。

利用3D打印方法加工的冷卻水道的截面形狀具有多樣性控淡，可以是U形嫌吠、圓形和橢圓等。隨形冷卻水道采用SLM成型工藝進(jìn)行3D打印掺炭，截面選用圓形截面辫诅，這樣不僅可減小邊角處的熱應(yīng)力積累，避免注塑時因應(yīng)力集中造成的模具損壞竹伸，還可較為準(zhǔn)確地借鑒傳統(tǒng)注塑模具冷卻水道的設(shè)計經(jīng)驗，更好地控制模具的壁面溫度福互。某葉輪塑件的冷卻可分為端面及葉片兩部分刹由，具體的冷卻方案如下：

（1）型腔的冷卻方案。

方案1鹉鉴，冷卻水道直徑為3mm妨菩，管道具有1個入水口糙枚，1個出水口，如圖2a所示厚饱。

方案2檐伞，冷卻水道直徑為4mm，冷卻水道整體外形為環(huán)形捕如，如圖2b所示切拳。

方案3，冷卻水道直徑為3mm揩池，管道具有3個入水口孽倒，3個出水口，如圖2c所示泪桥。

方案4救鲤，冷卻水道直徑為4mm，冷卻水道整體外形為矩形秩冈，如圖2d所示本缠。

（2）型芯的冷卻。

方案A入问，冷卻水道直徑為6mm丹锹，冷卻水道整體外形為環(huán)形，如圖2e所示队他。

方案B卷仑，冷卻水道直徑為6mm，冷卻水道整體外形為矩形麸折，如圖2f所示锡凝。

在隨意冷卻前期設(shè)計中使用到一款軟件Moldflow，Moldflow是一款具有強大功能的專業(yè)注塑成型CAE軟件垢啼，目前被廣泛應(yīng)用于注射成型領(lǐng)域中的模流分析窜锯。Moldflow2014版本更是可以用于隨形冷卻水道的設(shè)計，具有強大的設(shè)計和優(yōu)化功能芭析。在未來悄贴，隨著3D打印技術(shù)不斷的發(fā)展和應(yīng)用，隨形冷卻技術(shù)將會逐漸成為了注塑模具冷卻系統(tǒng)研究的熱點傀掘。用3D打印技術(shù)制造隨形冷卻模具诈绷，不僅簡化了加工工藝，同時也方便隨形冷卻水道的設(shè)計圃星，提高設(shè)計的效率使冷卻水道的隨形性更為理想怒央。

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