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(fù)雜的鉆孔。在過去的十余年間，隨形冷卻--設(shè)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(shè)計難度及制造復(fù)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(wù)業(yè)及設(shè)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。
Bastech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)�；�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(shè)計，并使用3DSystems公司的Geomagic®Control軟件對DMP金屬打印部件進行檢驗。
% ?, Y7 l6 A/ \3 \% E  K1 v采用Cimatron™的模具設(shè)計制造出的復(fù)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)。
( d9 p" k# _8 A9 z3 s7 k" o“軟件強大的設(shè)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�！盉astech公司首席執(zhí)行官Ben Staub如是說。
7 P- l2 u% j( Y8 I" u# d自動化設(shè)計及分析
Bastech公司的第一次測試是對兩個體積、尺寸和設(shè)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(biāo)準(zhǔn)的螺旋隔水片結(jié)構(gòu)，采用傳統(tǒng)方法制造而成。

通過集成的Moldex3D，Cimatron公司的注塑模設(shè)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(shè)計。當(dāng)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(shè)計需要對結(jié)構(gòu)支撐設(shè)計有所了解，以創(chuàng)造出最符合客戶需求的設(shè)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(shè)計師不必再在CAD軟件包中不停瀏覽尋找復(fù)雜的內(nèi)部水道，只需專心考慮自己的設(shè)計方案就可以了。
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錐形螺旋是Bastech公司的第一個基準(zhǔn)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(shè)計出這一復(fù)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(shè)計花了兩天時間，將設(shè)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(zhǔn)備時間，可制造出致密金屬部件，而且能打印復(fù)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。
5 U+ a; C6 _5 v逆流式螺旋芯采用Cimatron軟件進行設(shè)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。
在第二次基準(zhǔn)測試中，Bastech公司設(shè)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(biāo)是使傳統(tǒng)設(shè)計模具與隨形設(shè)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。
結(jié)果顯示，在隨形冷卻設(shè)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(shè)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(shè)計與隨形冷卻模具設(shè)計溫度保持一致的情況下，隨形冷卻設(shè)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。
: c5 v6 G) F4 h% B9 X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(shè)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(shè)計中我們終于不再需要作出妥協(xié)了。
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