3D打印技術(shù)將如何提升模具制造的能力

通過ESU毅速模具3D打印2020年第一季度所做案例顯示,3C電子領(lǐng)域的案例增長迅速。在眾多案例中，本期小編精選了其中一個看似不起眼卻有著大門道的小物件——耳機(jī)收納盒。

耳機(jī)這個看似簡單的電子產(chǎn)品，價格卻不菲，方便、快捷、高附加值等要求在這個快節(jié)奏的社會中需求不斷增多。例如蘋果的一個藍(lán)牙耳機(jī)可以賣到千元之上且銷量大好。蘋果藍(lán)牙耳機(jī)等其他品牌的同款產(chǎn)品皆由兩部分構(gòu)成：耳機(jī)及容納盒，容納盒還具備充電等功能。容納盒長度和高度僅為4-5cm左右，寬度僅為2cm，且因為充電需求，藍(lán)牙耳機(jī)收入容納盒中必須尺寸精確才能確保電源接觸良好，產(chǎn)品精致細(xì)小、制造標(biāo)準(zhǔn)卻極為嚴(yán)苛。因此在模具制造中這類產(chǎn)品的模具結(jié)構(gòu)雖然簡單，但注塑成型卻極難控制，特別是頂部翻蓋部位。

幾類難點：1、后模鑲件有較多倒扣需用斜頂成型。2、后模鑲件無法通過普通機(jī)加工走水路。3、后模鑲件溫度高，成型周期時間長，產(chǎn)品框口變形不穩(wěn)定。

總體來說這類產(chǎn)品在傳統(tǒng)模具制造中的難點處于兩類：一，因結(jié)構(gòu)限制普通機(jī)加工無法得到較好的冷卻效果；二、模溫不均衡導(dǎo)致框口易變形。而兩類問題均可通過3D打印技術(shù)從而解決。

01?3D打印模具水路設(shè)計問題

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，因產(chǎn)品模具后模鑲件內(nèi)部存在較多的倒扣，且需用斜頂成型導(dǎo)致如果繼續(xù)用普通機(jī)加工的方式是無法在模具中走水路的，一旦水路無法設(shè)計進(jìn)去，模具沒有水路系統(tǒng)輕則嚴(yán)重影響產(chǎn)品達(dá)到頂出溫度時間，產(chǎn)品成型周期漫長，生產(chǎn)效率低下，重則直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量，3D打印因增材制造逐層累加的特性可以使得水路隨著產(chǎn)品形狀均勻分布，（如下圖所示）從而縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率。

因此由傳統(tǒng)制模方式轉(zhuǎn)化為3D打印模具制造在當(dāng)下是非常有必要的。在設(shè)置好注射時間，冷卻液溫度，模具溫度等工藝參數(shù)值后我們進(jìn)行模流分析，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示（如圖4所示）：

應(yīng)用隨形水路后產(chǎn)品達(dá)到頂出溫度的時間約9S而之間采用普通水路的方式冷卻時間約13S，對比而言，產(chǎn)品冷卻速度提高近30%。因此通過數(shù)據(jù)的對比，3D打印隨形水路設(shè)計問題迎刃而解，解決了水路問題自然其冷卻時間減少生產(chǎn)速度大幅提高。

02?3D打印模溫控制問題

模溫主要是指在成型周期內(nèi)模腔表面的溫度，在模具設(shè)計及成形工程的條件設(shè)定上，重要的是不僅維持適當(dāng)?shù)臏囟?，還要能讓其均勻的分布。不均勻的模溫分布，會導(dǎo)致不均勻的收縮和內(nèi)應(yīng)力，因而使成型口易發(fā)生變形和翹曲，從而影響其成型周期及成形品質(zhì)。

其中影響模溫均衡的一個重要因素便是水路分布均。傳統(tǒng)制模中因容納盒頂部翻蓋內(nèi)部結(jié)構(gòu)及成型角度問題導(dǎo)致工件部分區(qū)域無法走水路，從而影響模溫。如圖5所示：

應(yīng)用隨形水路后模具溫度大約為54℃，而之前采用普通水路的方式模具溫度高達(dá)84℃，對比而言，模具溫度降低近35%。因此通過數(shù)據(jù)的對比，通過3D打印技術(shù)可以對模具溫度進(jìn)行有效控制，從而達(dá)到模溫均衡的目的，有效避免使注塑品產(chǎn)生缺陷，降低產(chǎn)品良率。

03?3D打印模具拋光性能

除產(chǎn)品質(zhì)量外，產(chǎn)品打印成型后是否可以直接使用也是眾多模具制造商最為關(guān)心的問題。剛剛3D打印完成的工件其表面是很粗糙的，一些特定需求的產(chǎn)品，例如我們今天所說的蘋果藍(lán)牙耳機(jī)容納盒，因其產(chǎn)品的特殊性，且價值較高，表面質(zhì)量及精度要求十分嚴(yán)苛。但ESU毅速打印出來的模具產(chǎn)品都會在原尺寸基礎(chǔ)上預(yù)留0.8mm的余量，這樣是為了方便您后期加工及處理，且拋光性能可達(dá)A1級別。

04?3D打印模具原材料問題

另一個影響3D打印模具產(chǎn)品質(zhì)量的便是原材料，ESU毅速吸取多年模具3D打印領(lǐng)域的實踐經(jīng)驗，通過反復(fù)試驗自主研發(fā)出EM181、EM191、EM201等專用于模具行業(yè)的3D打印原材料。藍(lán)牙耳機(jī)容納盒頂蓋部位模具工件我們采用的就是EM191高強(qiáng)度粉末打印而成，除了保障工件的硬度強(qiáng)度之外，EM191還具備防銹、防腐蝕的效果，拋光性能也非常優(yōu)越。

總之通過3D打印技術(shù)改良后的模流分析數(shù)據(jù)顯示，生產(chǎn)效率提高近30%，模溫下降35%，無論是生產(chǎn)效率，成型質(zhì)量、還是后期精加工以及生產(chǎn)原材料方面，ESU毅速都做足了準(zhǔn)備，解決客戶的后顧之憂。雖然目前依然存在許多對3D打印技術(shù)發(fā)展后知后覺并持懷疑態(tài)度的模具制造商，但我認(rèn)為至少在對注塑產(chǎn)品高要求、高附加值這類供應(yīng)商必須跟上時代腳步，根據(jù)特定生產(chǎn)任務(wù)選擇模具3D打印技術(shù)。

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