注塑模具冷卻水路設(shè)計的目的是使產(chǎn)品均勻冷卻，并在較短時間內(nèi)頂出成型，水路排布的好壞直接影響到產(chǎn)品的成型品質(zhì)和成產(chǎn)周期/成本。3D打印技術(shù)使注塑模具冷卻水路的制造避免了傳統(tǒng)加工方式交叉鉆孔的限制，3D打印隨形冷卻技術(shù)使得模具設(shè)計師能夠根據(jù)冷卻要求進行不同的冷卻回路設(shè)計，使模具以一致的速度進行散熱，促進散熱的均勻性。帶有隨形冷卻水路的模具改變了注塑的周期，并可以有效避免注塑過程中的翹曲變形，模具的綜合價值得到提升。

本期，將分享ESU毅速的汽車電子連接器模具3D打印應(yīng)用案例，以此展示3D打印技術(shù)在優(yōu)化現(xiàn)有汽車電子連接器模具冷卻設(shè)計方案，以及隨形冷卻技術(shù)在降低冷卻溫度、提高電子連接器產(chǎn)品質(zhì)量方面所發(fā)揮的價值。

各種類型的電子連接器。來源：ESU毅速

模具頂部與內(nèi)壁均有水路存在

汽車電子連接器就像是一座橋梁接通汽車內(nèi)部各類電子元件之間的電流，從而保障汽車的安全行駛。每臺汽車大約有100多個電子連接器，全球汽車連接器約占連接器產(chǎn)業(yè)的15%，未來可望在汽車電子產(chǎn)品的帶動下，占有更大的比例。中國未來將可望成為全球汽車連接器重要的生產(chǎn)基地，與此同時，中國汽車連接器產(chǎn)業(yè)，將是外資企業(yè)和中國本土企業(yè)競爭非常激烈的市場，而汽車電子連接器的制造技術(shù)以及產(chǎn)品質(zhì)量在這場較量中便至關(guān)重要。

汽車內(nèi)部透視圖。來源：ESU毅速

汽車電子連接器的模具制造技術(shù)是決定電子連接器質(zhì)量的關(guān)鍵因素，而汽車電子連接器的質(zhì)量直接關(guān)系到汽車的安全性能。

無水路電子連接器模具3D模型圖。來源：ESU毅速

在電子連接器的制模中由于內(nèi)壁無拔模，頂部零件尺寸細小，受到傳統(tǒng)CNC銑床鉆孔方式的限制，普通水路無法設(shè)計進去。因此大部分連接器模具中膠位部分是沒有任何冷卻水路存在的，這將導(dǎo)致冷卻周期過長，冷卻不均，從而造成產(chǎn)品變形與尺寸不穩(wěn)定等問題，從而造成產(chǎn)品質(zhì)量不合格。

電子連接器隨形水路3D模型圖及模具產(chǎn)品實體圖。來源：ESU毅速

而通過選區(qū)激光熔化3D打印技術(shù)所實現(xiàn)的模具隨形冷卻水路設(shè)計與制造方案，將解決這一痛點并顯著降低冷卻溫度，提高產(chǎn)品質(zhì)量。ESU毅速基于選區(qū)激光熔化3D打印技術(shù)，對汽車電子連接器模具進行了重新設(shè)計，隨形水路基本遍布連接器模具中的任意位置，整個連接器不管是頂部還是內(nèi)壁都有水路存在，使模溫均衡。

圖：未使用水路零件溫度模流分析圖。來源：ESU毅速

圖：隨形水路零件溫度模流分析圖。來源：ESU毅速

整個連接器模具在使用隨形水路之后，最高溫66.65℃，比未使用水路的模溫低近30℃。因此整個零件的溫差相對較小，模溫均衡，從而降低變形率，提高產(chǎn)品質(zhì)量。在3D打印隨形水路模具技術(shù)的基礎(chǔ)上，ESU毅速還探索了其專利的模具復(fù)合打印技術(shù)在電子連接器模具中的應(yīng)用，即在零件內(nèi)部鑲嵌高導(dǎo)熱材料，與循環(huán)水路相結(jié)合，在保持與隨形水路方案幾乎同等冷卻效率的同時，進一步提升模具工件的使用壽命。

總結(jié)：

3D打印隨形冷卻水路的設(shè)計雖然與傳統(tǒng)冷卻水路的設(shè)計思維方式顯著不同，但傳統(tǒng)模具冷卻水路在水路直徑、截面積、與模具表面的距離、冷卻水路長度等方面的設(shè)計規(guī)則仍能夠為增材制造隨形冷卻水路設(shè)計帶來可借鑒的經(jīng)驗。

圖：隨形冷卻模具的設(shè)計細節(jié)。

3D打印不僅僅可以用在注塑模具領(lǐng)域，還可以用在輪胎模具，壓鑄模具等領(lǐng)域，結(jié)合3D打印可以實現(xiàn)復(fù)雜幾何形狀設(shè)計的特點，通過3D打印模具所創(chuàng)造的附加值還延伸到了諸如下一代輪胎這樣的高附加值產(chǎn)品領(lǐng)域。

隨著金屬3D打印設(shè)備價格的合理化，3D打印模具在國內(nèi)的發(fā)展將迎來一波上行發(fā)展機遇，而以價值為切入口，將成為贏得模具市場的必備功課。