随形冷却案例分享－美国Linear及中国悦瑞
在注塑过程中，热残余应力容易在以下2个阶段产生：一是注塑制品在型腔中的冷却阶段，二是注塑制品从脱模温度冷却到室温的阶段。因此，要做到高效率生产，并获得性能优良的注塑制品，必须对模具进行温度调节。模具温度直接影响着注塑制品的质量和生产效率，它主要通过模具的冷却系统来进行适当的控制和调节。传统的冷却水道只能加工成简单的直孔，当注塑件形状复杂时，其冷却效果差，零件变形大。
随形冷却是复杂模具设计的首选方式，如果冷却水路距模具表面较近，则模具中积累的热量就会大大减少，且热量被限制在冷却水道与模具表面之间的区域，使得从模具型腔表面向冷却水路传导热量的路径也缩短很多。冷却通道可以被设计成复杂的异形，管道直径可以不断变化，根据冷却要求，横截面也可以是椭圆形或者方形。使用正确的计算和冷却分析可以极大地优化模具冷却方式，从而缩短模具周期，提高部件质量，特别是在易失真和变形区域。
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随形冷却水路的制造工艺，现在常采用选择性激光熔化（SLM）技术。3D科学谷特选取国外和国内两家领先企业，分享随形冷却方面的案例。
美国linear模具&工程公司
美国密歇根州的linear模具&工程公司创建于2003年，是一家专注于高生产量的注塑模具设计、工程、以及制造的公司。自2005年，linear模具&工程公司开始了直接金属3D打印技术用于原型和最终零部件产品的探索，在随性冷却模具制造方面形成了自己的核心竞争力。其服务行业包括汽车、航空航天、国防、医疗、能源及其他。
图片来源：linear
在直接金属激光烧结工艺后，工件可以经过加工、焊接、热处理、抛光等后续加工处理，如果需要，还可以作为任何铸坯材料。通过3D打印激光熔融技术制造零件，允许工程师优化他们的设计，“设计制造”可以不再束缚他们必须按照传统规则来设计。直接金属激光烧结形成内部通道，或者平时需要多个组件的零件一次完成。
利用有限元分析技术，linear模具&工程公司实现对冷却线和模具的布局进行评价。无论是稳态分析来确定比较冷却解决方案的温度分布，还是非线性分析来确定MoldFill和moldcool条件和预测周期，linear模具&工程公司可以巧妙地设计一个最优的性能模具。其3D打印增材制造材料范围包括：15-5不锈钢，17-4不锈钢，316不锈钢，铝，钛，钴铬，Inconel 625，Inconel 718，马氏体钢。
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典型应用
该案例中冷却通道十分长而且贴近模具表面，带来了极佳的冷却效果，使得模具周期减少了15％到45％，并且提高了最终产品的质量。
内容及图片来源：linear公司
上海悦瑞三维科技
上海悦瑞三维科技股份有限公司是一家专业提供工业级3D打印应用解决方案的高科技企业，悦瑞自2005年进入3D打印行业以来，始终坚持“以满足用户需求为导向、以聚焦应用价值为目标”的核心理念，通过系统性整合国内外最成熟的3D打印技术资源，搭建“设计+研发+运营”一体化3D打印应用开发平台，为用户提供“系统集成+打印服务+产品定制”系统化3D打印应用解决方案。
典型应用之一
生产汽车鼓风机叶轮的模具部件
要求：缩短注塑冷却时间，提高生产效率，恒温均匀，减少产品的变形率
方案效果
－贴合壁面的随形水路设计，具有传统水路无法比拟的冷却效果，提高生产效率
－分布均衡的随形水路设计，提供出众的冷却一致性，保证产品均匀收缩，提高产品质量
－一体化的打印加工方式，巧妙回避了传统水路需要考虑零件拆分，密封等问题，提高了模具寿命和可靠性，降低生产成本
－少量的加工余量，减少了材料消耗和机加工时间，缩短模具制造周期
典型应用之二
注塑模具优化
要求：不能采用传统加工工艺的带内部冷却流道的长销，高硬度、高寿命和高热传导性
方案效果
－使用3D打印随形水路设计技术，针对性解决了模具行业中深腔狭小区域的冷却问题，较之传统工艺更加高效
－超百个零件同时打印，相比传统加工方式具备成本和制造周期优势
－传统加工工艺会采用昂贵的铍铜保障冷却效果，悦瑞所采用的模具钢1.2709具备更高硬度，更好的耐磨力，模具寿命也就得到提高
－同时缩短成型周期，提高生成效率
－注塑件变形率减小，质量得到提升
典型应用之三
注塑模具模芯-汽车腔道模具
要求：降低汽车塑料制品的生产成本，优化冷却流道和喷嘴工艺，缩短注塑冷却时间，提高产品质量
方案效果
－贴合浇口壁面的随形水路设计，为浇口位置提供优异冷却速度， 冷却时间从24秒降到了7.5秒，冷却时间减少了68%，提高生产效率
－少量的加工余量，减少了材料消耗和加工时间
－平均注塑温度从95度下降到68度
－温度梯度从12度下降到4度
－模具拖花率从60%下降为0
－生产率提高到每分钟3个
典型应用之四
生产波轮洗衣机模具
要求：降低冷却时间，改进原先生产产品受热不均匀、易变形的缺陷
方案效果
－贴合壁面的随形水路设计，提供最佳的冷却效果
－分布均衡的随形水路设计，提供出众的冷却一致性，保证产品均匀收缩，提高产品质量
－一体化的打印加工方式，巧妙回避了传统水路需要考虑零件拆分，密封等问题，提高了模具寿命和可靠性，降低成本
－少量的加工余量，减少了材料消耗和机加工时间，缩短模具制造周期
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