幾年前,線性模具& 工程設(shè)計就已將3D 金屬打印添加到了模具制造與工程設(shè)計能力的全部技能中。穆格公司作為精密運動控制產(chǎn)品與系統(tǒng)的設(shè)計者、制造商以及集成商,也一直在探索增材制造。穆格公司最近對Linear 公司的收購不僅可被視為增材制造市場持續(xù)升溫的強有力跡象,而且也是材料科學和生產(chǎn)能力如何繼續(xù)發(fā)展的一個標志。
改名的Linear AMS 公司發(fā)現(xiàn)穆格公司的工程方面專業(yè)知識有助于使合格的新材料更加高效,讓新材料更快速地投入到生產(chǎn)當中,幫助客戶改進生產(chǎn)經(jīng)營。對于公司通過增材制造方法,為注塑模型成型機生長的隨形冷卻嵌件來講,尤其如此。
越來越多的服務(wù)部門打印能夠取代已加工零部件的3D塑料和金屬零件。Linear AMS 公司在制造模具和鑄件過程中,采納了使用新興金屬材料制造的3D 打印零部件,這樣可以改善生產(chǎn)工藝,有助于使周期縮短25% ~ 30%。生產(chǎn)模中通過增材制造方式生產(chǎn)的隨形冷卻通道,是展示增材制造技術(shù)如何重塑模具制造的有力例證。隨形牽涉3D 金屬印制冷卻通道遵循或符合零件形狀和表面的方式。通過直接激光熔化進行的逐層構(gòu)建可生成在傳統(tǒng)加工
中幾乎是不可能的幾何形狀。
構(gòu)建隨形冷卻嵌件的流程一般可分為如下四個步驟:模擬模具成型工藝;嵌件設(shè)計和優(yōu)化; 3D 直接金屬激光熔化;后處理。第一步中的模擬仿真軟件可使模具設(shè)計者們想象在實際生產(chǎn)之前導致模具變形的流動性能和熱性質(zhì)。接下來,可基于模擬仿真結(jié)果,采用隨形水線,將模腔或模塊嵌件設(shè)計到位。接下來的逐層3D 打印不僅可在匹配常規(guī)工具鋼的一些材料中得以完成,而且由此產(chǎn)生的內(nèi)置通道將展現(xiàn)出卓越的幾何靈活性。后處理作業(yè)包括應(yīng)力消除和熱處理,采用EDM 加工來自其平臺基座的零件,同時拋光零件表面,添加水線,并進行檢查。
符合零件形狀和表面的熱通道考慮到了更均勻地加熱和冷卻。在模具加工過程中,零件表面的溫度變化越小,其形狀則會保持得越好。除了減少翹曲,采用經(jīng)改進的注熱管線布局來消除冷熱點應(yīng)該能夠產(chǎn)生更接近于CAD 模型的零件,其中,下陷、空隙和應(yīng)力即便未被清除,也會大大減少。貫穿整個零件更均勻的溫度也意味著冷卻周期會大大縮短,因為冷卻階段幾乎全靠將溫度進行分攤。在水不易被輸送的模具工裝區(qū)域(如目標熱點、嵌入的薄鋼條件、滑動面和升降機體),隨形冷卻嵌件會顯得特別有用。在注塑中,對應(yīng)于隨形冷卻的最佳擬合應(yīng)用包括結(jié)構(gòu)部件,它們通常采用厚壁條件進行設(shè)計,并由高溫熔煉溫度的工程樹脂制成。把手被設(shè)計成可承受高負荷條件;由于翹曲和尺寸問題,導致零件的廢品率居高不下;冷卻部分超過總周期20% 的任何零部件;高容積零件,因為即使是對周期時間或質(zhì)量的微小改進也意味著產(chǎn)能和盈利能力的巨大進步。
例如,訂購被稱為“香蕉芯”的模制門把手。由于零件頂端的溫度達到了300 ℉,客戶在12 次注塑后,會面臨全面失敗。在對設(shè)計進行修改,并將隨形冷卻通道包含于模芯(易于延展到彎曲的頂端,并冷卻零件全長)之中之后,模芯溫度仍通過11 h 的生產(chǎn),保持穩(wěn)定在72 ℉的水平。
可從模具增材構(gòu)建隨形冷卻嵌件中獲取的工藝改進,不一定要擺脫傳統(tǒng)模具構(gòu)建中的減材制造作用。事實上,這可能是整合增材和減材制造技術(shù),使模具制造商和制模者更好利用兩者的完美例子。
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