金属3D打印随形水路模具——打破传统注塑模具限制

来源：镭明激光

“促进模具产业向深层次数字化、信息化制造的方向发展，而金属3D打印技术作为具有代表性的增材制造技术，与模具制造有着共同的产业特征，正在成为模具高效、高精度制造的新关键技术。”

——中国模具工业协会
《模具行业“十四五”发展纲要》

金属3D打印技术在模具制造中的一项重要应用就是制造注塑模具。注塑过程一般包括：加料、塑化、注射、冷却、脱模，其中冷却时间约占产品成形周期的50%~80%。可以说，注塑模具冷却系统直接影响了塑件质量和生产效率。

注塑模具冷却系统
冷却系统通常是在模具内开设冷却水路，利用循环流动的冷却水实现温度控制，以满足注塑工艺要求。

传统加工方式下，水路只能为圆柱形直孔，无法完全贴近注塑件表面。但依托金属3D打印技术，可突破传统加工限制，实现随形冷却水路设计制造，在合理区间内可任意设计弯曲水路、水路截面可设计成任意形状、水路走向可根据型腔表面轮廓变化而变化，达到更快速、更均匀的冷却效果，改善注塑件的质量，减少注塑成形周期。

应用案例
随形水路USB上盖模仁案例

该USB上盖模仁的原始设计中，公模内部无水路，只有母模有水路，最终注塑件成形周期为30s；

使用金属3D打印技术制造该模具时，在公模仁内部设计随形冷却水路，水路直径⏀0.89mm、壁厚0.8mm，最终将注塑件成形周期缩短至20s。

随形水路连接器模仁案例
经过随形水路设计优化，使用金属3D打印技术制造该模具，最终注塑件成形周期由22s减少至12s，成形周期缩短45%。

随形水路浇口套案例
金属3D打印技术可实现大部分的注塑模具制造，但综合考虑成本与效率，也会采用打印部分镶件、模仁的方式，如：浇口套、斜顶、模仁垫板、后模镶件、前模镶件、滑块等。

上图为使用金属3D打印技术制造的随形水路浇口套，在注塑成形过程中有效增强冷却效果：冷却时间由25s缩短至5s、注塑件成形周期由37s缩短至15s，成形周期减少60%，注塑件成形质量良好。

金属3D打印水路模仁
下图中的模仁由金属3D打印一体成形制造，经过热处理及传统机加工后投入使用。

打印材料：不锈钢SUS420，硬度HRC 48-52、抛光等级可达至A1，可满足透明件需求
打印时间：30小时/个（不包含热处理和机加工时间）

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