金属3D打印随形水路设计应用

科技进步带动各式产品蓬勃发展，产品的开发周期相对缩短，为在有限的时间内提高量产值并同时兼顾产品的质量，藉由改善模具的散热效率以减少成型周期中的冷却阶段即成为模具成型制程中的重要步骤。传统制作的工法受到既有技术的限制，方式是将模具加以钻孔或切割焊合，施工十分复杂，模具寿命也可能会因为再次加工而缩短。在金属3D打印出现后，这些问题获得了突破性改善！利用金属雷射烧结技术(SLM)，可弥补 CNC 工具机及放电加工机之不足之处，不单是提升模具产能，更能降低材料耗损，缩短制程时间。

应用案例：工業模具

随形水路因几何形状复杂度远高于传统水路，因此加工较困难。传统设计制作的冷却水路都是以钻孔方式完成，其直线圆管状造型另须避开结构或组装原件，因此水路设计极其受限,热点地区往往没有冷却剂的达到。但若采用金属雷射烧结技术(SLM)时，就没有加工上的限制。除了更能贴近产品轮廓，且针对死角或不易排热之区域，提供良好的散热效率，使冷却周期得以降低外，因为模温差降低，一些缺陷如翘曲与凹痕能够有效避免，因此产品质量能更加提升。

应用案例：模仁 Core
冷却水路依风扇叶片的形式来设计，将冷却效益达到最高，从模座的剖面温度可看到，在产品的凹槽区域会有积热现象，这是由于此区域水路较难以伸入冷却。从水管的温度分布，可看出在水管的进出口温度差，约为 1℃。但由于水路环绕铜套，故帮助了铜套的散热，而铜套再带走 partinsert的热量，故有助于轴心区域的温度下降。从水路设计的温度图可看到，在轴心区域的高温降至143 ℃。

材料特性
比热(Heat Capacity)
欲将单位塑料温度提高一度所需的热量，是塑料温度容易改变与否的度量。比热越高，塑料温度越不容易变化，反之亦然。

热传导系数(Thermal Conduction)
塑料热传导(thermal conduction)特性的度量。热传导系数越高，热传导效果越佳，塑料于加工过程中温度倾向均匀，较不会因热量局部堆积而有热点(hot spot)产生。热传导系数及比热攸关塑料之热传、冷却性质，亦影响到冷却时间长短。

黏度(viscosity)
流体流动阻力的度量。黏度越高，流动阻力越大，流动越困难。对一般热塑性塑料，黏度是塑料成分、温度、压力及剪切率的函数。就温度效应而言，热塑性塑料的黏度一般随温度升高而有降低的情形。就剪切率(shear rate)的效应而言，剪切率越高，代表加工变形速率越大，由于高分子链被排向的结果，使大部份的塑料具有黏度随剪切率升高而下降的切变致稀性(shear-thinning)。

PvT关系(PvT Relationship)
塑料的比容或密度是相状态、温度、压力等的函数，一般而言可利用状态方程式(state equation)或pvT方程式加以定量化。一但模式参数由实验取得，代入此类半经验方程式中即可求得塑料在某一温度压力下的比容或密度值。

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