異型水路模具的工藝趨勢:結合3D列印與CNC加工

作者: 漢通科技

面對產品複雜度越來越高,開發週期卻越來越短的情況下,利用3D列印使得水路設計獲得了突破性進展,異型水路(Conformal Cooling)解決傳統水路的限制,能快速改善設計,改善產品翹曲,以及縮減冷卻時間與成型週期,讓模具溫度更加均勻,達到改善產品品質的目的。

一般來說模具的冷卻,都會利用水或其他冷卻介質,圍繞模具進行循環流動,因此影響生產週期時間之主要因素即冷卻時間長短,傳統製作模具的製造方式往往是以鑽孔、切削或焊合等方法製做無法服貼模穴表面,當模穴表面具有高低落差時將無法有效均勻冷卻模具表面,導致產品因為熱差造成之應力殘留而且在模具內部,這種屬於「減法製造」概念,使得水路加工的自由度受到限制。

 有別於傳統水路設計,而3D列印則屬於「積層製造」或「加法製造」,是一層一層把成品疊加起來的技術,所以能製造出各種形狀的立體物品,3D列印的應用範圍非常廣泛,在製作模具的發展上如虎添翼,而其中最得益處的莫過於是異型水路的製作,再加上近年來金屬積層製造技術突飛猛進,包含雷射燒結技術、分層實體製造、熱融擠製成型等快速成型技術,幾乎可以做出滿足各種不同需求的異型水路設計。

 結合3D列印技術的優點應用於模具開發設計,是產業發展的趨勢,異型水路能使水路更貼近產品輪廓,減少死角,提昇散熱的效率,均勻地冷卻,縮短成形周期的時間,並減少產品因冷卻不均勻所產生之翹曲變形,提昇產品品質。

 但現今仍受限於3D列印有其技術缺點,包含積層製造後的產品不像電影中能馬上使用,因為有尺寸精度不足、表面粗糙度過高等缺點,再加上列印材料受限與無法大量生產等因素,還必須藉由後續的加工才能達到商品化的需求,也因此尚不能完全取代傳統的減法製造,實現大規模工業化生產。以下將利用圖片來說明:此為剖面圖,為了能清楚看到模具內部,這是為透過3D列印製作的異型水路,


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3D列印技術幾乎可以達成所有我們能想像到的複雜水路,包含使用弧型、螺旋型在模具邊緣環繞,不只提高水路複雜度,也更貼近產品輪廓,使水路得以均勻帶走熱量,並同時避開模具鎖具或固定件。


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同樣是剖面圖,圖左為透過3D列印製作異型水路,圖右是利用3D列印製造出異型水路,再搭配CNC加工金屬表面處理;從圖中可以一目了然, 3D列印技術受限於製造精度,因此3D列印與CNC加工結合是有其必要性。


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同樣是剖面圖,圖左為透過3D列印製作異型水路,圖右是利用3D列印製造出異型水路,再搭配CNC加工金屬表面處理;從圖中可以一目了然, 3D列印技術受限於製造精度,因此3D列印與CNC加工結合是有其必要性。


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