軟件定義隨形冷卻技術(shù)

寂靜天花板

隨形冷卻技術(shù)迎來黃金發(fā)展期自注塑模發(fā)展之初，如何使模具在生產(chǎn)過程中保持恒溫就一直是擺在人們面前的一大難題。為保持恒溫環(huán)境,，制造商們先后使用了隔水片、點膠口、熱流道等，甚至使用多板結(jié)構(gòu)來增加復雜的鉆孔,。在過去的十余年間，隨形冷卻--設計出與部件輪廓一致的冷卻通道一直被認為是控制注塑恒溫環(huán)境的解決方案,。然而隨形冷卻增加了模具制造的設計難度及制造復雜度,，使得大部分工廠都對其望而卻步。“絕對可靠的辦法”Bastech是一家位于俄亥俄州的公司,，專為增材制造服務業(yè)及設備銷售業(yè)提供一站式解決方案,。Bastech一直在努力尋找保持恒溫的辦法，并相信已經(jīng)找到了更簡單,、更高效,、更經(jīng)濟的解決方案。Bastech公司是3D Systems公司的授權(quán)金牌合作伙伴,，其研究工作得到了3DSystems公司的大力幫助,，3D Systems為其提供了最新的3d打印技術(shù)和專業(yè)知識。
3 R# P: n6 T2 R) v% }2 }4 G& iBastech公司在這一方面的研究取得了突破性進展,，這一點在最近兩次測試的記錄中得到了體現(xiàn),。基于3DSystems公司的Cimatron™模具制造軟件及其ProX®200金屬打印機,。通過運用3DSystems合作伙伴--Moldex3D的軟件進行隨形冷卻仿真設計，并使用3DSystems公司的Geomagic®Control軟件對DMP金屬打印部件進行檢驗,。
采用Cimatron™的模具設計制造出的復雜隨形冷卻水道減少了14%的注塑時間以及16%的總成本,。 該制造工藝是一種端對端的制造解決方案，將虛擬的數(shù)字世界和現(xiàn)實的物質(zhì)世界完美地集成在一起,，這些都是通過3D Systems公司的產(chǎn)品才得以實現(xiàn),。
2 P. d* X& b! }% S; C$ n/ C$ H“軟件強大的設計功能充分發(fā)揮了3D打印性能,，打印出表面光滑、無需太多后續(xù)處理的高密度金屬部件,，為制造定制冷卻道的模具提供了絕對可靠的解決方案,。”Bastech公司首席執(zhí)行官Ben Staub如是說,。
! L9 ?3 t7 i  h+ n! V* V8 T自動化設計及分析
Bastech公司的第一次測試是對兩個體積,、尺寸和設計結(jié)構(gòu)極其相似的零件進行比較。其中一個部件有3D打印的隨形冷卻道型芯,，;而另一個部件則是標準的螺旋隔水片結(jié)構(gòu),，采用傳統(tǒng)方法制造而成。
7 W( ~" y# x: {5 i: A! s! f8 v
+ Z; K; t% q3 @' j5 x! R通過集成的Moldex3D,，Cimatron公司的注塑模設計師可以對注塑過程進行自動化分析以優(yōu)化冷卻水道的布局,。Staub說，Cimatron和Moldex的完美集成締造出專業(yè)級軟件,，可幫助經(jīng)驗不太豐富的工程師創(chuàng)造出更好的設計,。當前對經(jīng)驗豐富的工匠出現(xiàn)了求大于供的情況，因此這一款軟件出現(xiàn)得太合時宜了,。Bastech公司的工程經(jīng)理斯Scott Young補充道,，3D打印設計需要對結(jié)構(gòu)支撐設計有所了解，以創(chuàng)造出最符合客戶需求的設計方案,，并降低材料成本,，減少打印時間。這一專業(yè)知識已被構(gòu)建在Cimatron軟件中,，我們的設計師不必再在CAD軟件包中不停瀏覽尋找復雜的內(nèi)部水道,，只需專心考慮自己的設計方案就可以了。

錐形螺旋是Bastech公司的第一個基準測試對象,，該錐形螺旋位于空間錐面內(nèi)部,，主要用于工業(yè)裝配。通過旋轉(zhuǎn)淚滴狀結(jié)構(gòu)使螺旋的一端與其核心外表面平行,，并與其保持恒定距離,，從而制造出隨形冷卻水道。通過使橫截面沿著錐形螺旋轉(zhuǎn)動,，Baste成公司可設計出這一復雜幾何結(jié)構(gòu),，而ProX DMP 200打印機可使該結(jié)構(gòu)一次成型。
對3D打印模具進行設計花了兩天時間,，將設計方案在ProX DMP 200打印機上打印出來花了三天時間,。為最大限度地提高生產(chǎn)率，Bastech公司將模具的3D打印與Bastech公司其他工程所需部件進行了充分的結(jié)合。
3D Systems軟硬件結(jié)合 隨形冷卻技術(shù)迎來黃金發(fā)展期利用3D Systems公司的光固化成型技術(shù)并使用馬氏體時效鋼在ProX® DMP 200打印機上打印出的帶有隨形冷卻水道的模芯嵌件,。ProXDMP 200打印機是一種能夠替代傳統(tǒng)制造工藝的成本合理的選擇,，它可以減少浪費，加快制造速度,，縮短準備時間,，可制造出致密金屬部件，而且能打印復雜的組件,。斯托布說,，它是一種可以提高我們鑄造能力的工具。它賦予我們更高的周轉(zhuǎn)加工能力,，并可以解決工廠中遇到的瓶頸難題,。使用ProXDMP 200之后，直接省去了EDM和鉆孔工序,，每個模具制造可節(jié)省30到40小時的時間,，而且大大減少了CNC和拋光作業(yè)量。
逆流式螺旋芯采用Cimatron軟件進行設計和分析,，利用ProX DMP200打印機進行3D打印,，可節(jié)省40多個小時的編程和加工時間。楊說,，將所有的成本都算在內(nèi),，3D打印的螺旋芯比傳統(tǒng)方法制造的螺旋芯可凈節(jié)省$1，765 (18%)美元,。
更重要的是,，在運行過程中隨形冷卻模具可保持更低的溫度，并可節(jié)省22%的循環(huán)時間,。斯托布說,，在注塑制模中，循環(huán)時間處于最重要的地位,，位居第二的是穩(wěn)定控制溫度的能力,。楊說，溫度控制得越穩(wěn)定,，鑄造的部件質(zhì)量就越有保證,。沒有了溫度變化引起的變形，縮短了循環(huán)時間縮短,，使得模具的性能得到了巨大改善,。
/ u. s: _# ~# W: ^2 `/ b在第二次基準測試中，Bastech公司設計了一個由完整芯,、腔和斜面構(gòu)成的模具組合,，并進行3D打印,。在這次測試中，我們的目標是使傳統(tǒng)設計模具與隨形設計模具保持一樣的溫度,，看一下它是如何影響冷卻效果和循環(huán)時間的。
. A. E; z1 ^2 {& u5 y2 }8 u' K5 H" j- B結(jié)果顯示,，在隨形冷卻設計過程中,，大大減少了編程、加工及拋光時間,，同時完全省去了EDM工序,。Cimatron軟件使隨形冷卻模具的設計時間從30小時縮短到了短短的7個小時，3D打印模具可節(jié)省16%的成本,，約為$2,，505美元。傳統(tǒng)模具的冷卻時間為10.5秒,，而隨形模具的冷卻時間僅為7.5秒,，循環(huán)時間縮短了14%。楊說,，即使在傳統(tǒng)冷卻設計與隨形冷卻模具設計溫度保持一致的情況下,，隨形冷卻設計可使更多液體流經(jīng)更大面積的表面，因此可以更有效地對模具進行冷卻,。
1 N* |" l( `; c8 K; N; o楊說,，一直以來人們都在尋求更好的冷卻技術(shù)，現(xiàn)在我們有軟件可以幫助模具制造者更好地布局型腔,、型芯和鑲件的位置,，然后用直接金屬打印技術(shù)將設計圖打印出來.斯托布說，傳統(tǒng)冷卻技術(shù)對注塑制模沒有什么更好的解決辦法,。你只能在某幾個位置鉆孔,，而不能像3D打印的隨形冷卻水道那樣，可到處鉆孔,。在隨性冷卻設計中我們終于不再需要作出妥協(xié)了,。