傳統(tǒng)的模具內，冷卻水路是通過交叉鉆孔產(chǎn)生內部網(wǎng)絡，并通過內置流體插頭來調整流速和方向。金屬3D打印技術在模具冷卻水路制造中的應用則突破了交叉鉆孔方式對冷卻水路設計的限制。現(xiàn)在，模具設計企業(yè)可以設計出更靠近模具冷卻表面的隨形水路，它們具有平滑的角落，更快的流量和更高的冷卻效率。

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那么，設計3D打印模具隨形冷卻水路的時候是否有一些技巧或注意事項呢? 美國注塑模具制造企業(yè)Diamond Tool and Engineering 與其3D打印模具的合作伙伴針對這個問題分享了一些經(jīng)驗。

為增材制造而設計

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美國明尼蘇達州的Diamond Tool and Engineering公司專門為醫(yī)療行業(yè)制造緊密度容限和多腔的注塑模具。Diamond Tool and Engineering公司為其注塑模具制造了帶有隨形冷卻水路的模具鑲件。

Diamond Tool and Engineering 3D打印模具鑲件的設計和制造是在其合作伙伴3DPrintedParts公司的幫助下完成的。

3DPrintedParts公司表示，3D打印技術的價值要體現(xiàn)在為注塑模具所帶來的產(chǎn)品附加價值中。根據(jù)市場研究，模具制造用戶可以通過金屬3D打印技術順利的構建具有隨形冷卻通道的模具型芯，使模具內的溫度變化更加均勻，從而在時間、成本和質量方面優(yōu)化模具加工過程，有助于縮短加工周期、減少翹曲變形、加快注塑產(chǎn)品交貨期，以及提高產(chǎn)品設計的靈活性。

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3DPrintedParts的設計團隊在進行3D打印模具鑲件設計時，對傳統(tǒng)的鑲件設計思維進行了突破，3DPrintedParts 總結了幾點3D打印模具鑲件設計的技巧和經(jīng)驗：

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除了設計隨形水冷水路之外，設計團隊還用在模具的部分區(qū)域中設計了晶格結構，取代原來的實心結構。晶格結構意味著能夠節(jié)省打印材料和打印時間，同時降低打印成本。

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在使用金屬3D打印機制造懸垂結構時，往往需要在設計時為該結構添加支撐，而對于冷卻水路這種內腔結構，后續(xù)去除支撐的難度很大，如將支撐結構殘留在內腔結構中往往會影響冷卻介質的流動。如果能夠在設計時考慮到這些因素，并避免添加支撐，那么將可以消除支撐結構對模具冷卻性能的影響。3DPrintedParts公司表示，他們在不添加支撐結構的情況下，可打印出與水平方向之間25度角的懸垂結構，這意味著他們能夠在無需后續(xù)機加工的情況下，制造出更優(yōu)異的幾何結構。

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注意高度與厚度比 – 一般來說，高度與壁厚比不超過15：1。

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打印粉末的去除問題- 在金屬打印的過程中，冷卻通道內腔內會被沒有熔化的金屬粉末所填充，所以在設計時需提前考慮到這個問題，并考慮內腔結構中的粉末如何進行清除。

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冷卻通道的形狀 – 圓形螺旋狀的水路看起來不錯或者是建模相對容易，但是這種設計的冷卻效果并不一定是最有效的，冷卻通道的輪廓將根據(jù)需要進行改變。

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3DPrintedParts公司表示，由于3D打印模具冷卻水路與模具型芯的設計是共形的，這種設計使冷卻周期從35-40秒縮短到6.7秒，大幅提升了注塑模具的冷卻效率。