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金属3D打印随形冷却注塑模具生产率提高30%

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3D Systems的金属增材制造工艺和Cimatron模具设计软件使得模具镶件的冷却循环大大减少,若注塑冷却循环过程中的温度变化较大,会导致零部件翘曲的风险大大增加。对传统方式设计和制造的注塑汽车管道进行测试时会在整个测试过程中产生132˚C的温度波动,B&J Specialty公司因此向其客户推荐使用随形冷却注塑镶件,以便实现更为均衡的冷却。

为实现该目标,B&J Specialty的工程师使用了3D Systems的Cimatron®软件来进行模具设计,内部冷却水路根据零部件的表面随形设计。为了生产出复杂精准的内部冷却水路,他们采用了3D Systems 金属增材制造设备ProX® DMP 300进行打印。

全新的随形冷却模具镶件在冷却过程中将温度变化降低到了18˚C,且将模具收缩循环时间从1分钟降到了40秒,整体生产效率提高了30%。

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根据Jarod Rauch的说法,金属3D打印机ProX® DMP 300 可将公差控制在英寸三千分之一到四千分之一

次优冷却水路导致较大的温度变化

随形冷却模具利用现代技术解决了存在已久的问题。许多注塑件都是曲面, 但用于创造冷却水路的钻孔却只能钻出直线。在大多数情形下,这就意味着冷却水路无法与零部件的几何特征相匹配。传统方式制造的冷却直线必须绕过零部件的最外层,以避免对模具型腔产生干扰,这就意味着靠近零部件中心越近的部分通常离最近的冷却水路较远。因此,经常会在冷却过程的一开始就导致零部件上出现明显的温度变化。

B&J Specialty对汽车管道进行了重新设计,以便增加冷却效率,其特点是具有多个不规则曲面。在原始模具设计过程中,是通过一个中心和定子块钻出冷却直线,以便调整模具的几何特征,允许一定程度的翘曲。而对于不规则形状的管道而言,管道的几大重要特征都与冷却水路无关,因为存在着直线通道的限制。由此产生的温度变化会产生残余应力,导致零部件在冷却的时候变得弯曲。

过去,零部件制造商们常会延长冷却循环周期来解决这个问题,以确保将零部件从模具上卸下之前使零部件完全固化,并对镶件进行调整以便允许一定程度的翘曲。这种方法存在的问题是延长冷却循环周期会降低生产效率,增加零部件制造成本。

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与传统直线冷却水路相比,金属3D打印随形冷却水路将温度变化降低了86%

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