Page 50 - 《橡塑技术与装备》2023年1期
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橡塑技术与装备 CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT
间大，环保生产产生废料少。 益。比如白炽灯代替了灯泡，新技术的成熟应用可以
其次，3D 打印技术可以帮助模具设计工程师跳出 节约成本，比如早些年热流道在刚推出的时候也度过
原有的设计思路，让模具设计更具有挑战性，复杂零 了市场验证和认可非常的艰难的时期。
件加工时间的减少，成型周期的极大改善。技术方面， 金属 3D 打印设备技术也在不断提高，从铺粉回
我们打印的最终产品热处理后硬度可达 HRC48~52 程、刮粉、铺粉阶段速度可调，单层铺粉时间 ≤8 s，
度，甚至根据工件需要还可以更高，可直接应用于模 兼顾效率和铺粉质量，有效保障零件打印效率。国内
具生产，更主要的是具有随型水路为模具加装了黑科 市场上已有新研发的多激光模具打印设备更是大大提
技，因为我们知道超过 50% 的塑件质量问题都是源自 高了打印效率。另外，大层厚打印是提高效率的另
模具温度控制不均衡，成为注塑周期不能大幅度降低 一途径，目前有些国内外 3D 打印设备厂商已掌握层
的瓶颈。 厚为 100 µm 的打印工艺，最高打印速度可达单激光
2.1 行业诉求 50 µm 层厚工艺的 2.5 倍，零件相对密度达 99.99% 以
目前模具制造业主要的行业诉求有以下几点 上。模具加工工艺的可靠性将更高，对于需要嫁接打
（1）主要是冷却时间长，不能快速脱模。 印或修复的模具，开发零件自动一体嫁接技术，使用
（2）在产品冷却过程中不能有效控制模具温度， 3D 扫描仪来辅助进行金属件的检测和定位，嫁接精度
模具内部温度不均衡容易导致产品变形、翘曲、等尺 可控制在 0.05 mm 以内，在能保证复合制造零件稳定
寸问题。 性的同时，从而能大大降低复杂零件加工成本。
（3）模具制造周期长及模具制造成本高，不能快 目前打印模具钢已开发 18Ni300、17-4PH、
速从容地应对客户对模具日益提高的要求。 CX、316L 和 H13 等材料，可以用于金属 3D 打印模
2.2 金属 3D 打印解决方案 具的正常使用。
金属 3D 打印可以为之提供的解决方案有以下几 增材制造已经不再是简单的一项工艺或装备那么
点 单一，而是一个包括设计、软件、材料、工艺、装备、
（1）通过 3D 数据直接打印出模具镶件内部含有 价值链、基因组、检测、标准等全方位创新的技术群。
随型水道，水道内壁能更好地贴近产品，水道把产品 产业正在不断转型与升级，唯有创新才能突破传统，
表面的热量带走，可以有效地降低冷却时间，缩短整 增材制造的技术应用正在以积淀数十载之功呼啸而来，
个成型周期，一般生产效率比传统可以提高 30% 以上。 未来必将拥有一席之地。
（2）随型水路能均衡产品表面的温度，从而有效
防止产品翘曲变形、飞边、气泡、砂眼等注塑件常规 4 增材制造在模具智造中大有可为
质量缺陷。 4.1 增材制造应用在模具方面
（3）金属 3D 打印让设计自由且可以应对产品设 增材制造应用在模具方面，主要体现以下几个技
计变更改模要求，工艺简单化了，大大缩短了模具制 术特点 ：
作周期，减少了多个制造环节产生的制造成本。 （1）随着打印成本的亲民，未来基本每套模具都
对 有些 注 塑 模具 的 内部 结 构 有深 骨 结构， 空 间 可以采用随型水路代替传统水路冷却。我们之前做模
壁厚限制了传统的水路设计，导致冷却周期过长，而 具设计在分模或做模流分析时，发现热点集中区域，
采用随型水路创新设计，可以将注塑成型冷却时间从 首先考虑做水井（喷淋管）或者通过 Be 铜做镶件来
35 s 减少至 26 s，效率提高了 25.7%。同时，为了更 进行冷却。但是，水井冷却的方式如果对于不是圆形
好地降低模具的制造成本还可以采用嫁接打印，也使 结构的产品同样存在冷却不均衡的现象 ；其次采用 Be
得模具的总体制作成本降低了 42%，应用价值立竿见 铜冷却会造成 Be 铜区域与周边钢材区域冷却不均。
影。 而往往模具热量不均衡，调机师傅首先会考虑延长生
产周期来进行平衡制造。
3 设备及材料助力模具开发工艺应用 （2）增材制造的加工特点，可以打印具有透气钢
需要通过有水路冷却的工件就可以考虑采用金属 的应用。注塑生产过程由于模腔和原材料在熔融过程
3D 打印技术，不断开发新的应用点，让更多的产品受 产生气体需要从模具中排出，如果不能有效排出容易
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