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Kunststoffformkühlung mit der Zukunft braucht 1500 Metall-3D-Drucker
May 30, 2018

Kern-Tipp: Nach einschlägigen Daten wurde entdeckt, dass die Technologie der konformen Kühlung von Kunststoff-Spritzgussformen von Professor Sachs vom Massachusetts Institute of Technology im Jahr 1997 vorgeschlagen wurde. Er glaubt, dass diese Technologie eine der vier Hauptanwendungen sein wird 3d Drucken. Nachdem sich die 3D-Drucktechnologie seit 20 Jahren kontinuierlich weiterentwickelt, hat sich auch die Skalierung der Technologie in der Werkzeugindustrie bestätigt. Den Antarktischen Bären zufolge hat das derzeitige Geschäft mit Kühlwerkzeugen bei einigen Formenherstellern 40% des Gesamtgeschäfts ausgemacht.

Nach einschlägigen Daten wurde die Technologie der konformen Kühlung von Kunststoffspritzgussformen erstmals von Professor Sachs vom Massachusetts Institute of Technology im Jahr 1997 vorgeschlagen. Er glaubt, dass diese Technologie eine der vier Hauptanwendungen des 3D-Drucks sein wird. Nachdem sich die 3D-Drucktechnologie seit 20 Jahren kontinuierlich weiterentwickelt, hat sich auch die Skalierung der Technologie in der Werkzeugindustrie bestätigt. Den Antarktischen Bären zufolge hat das derzeitige Geschäft mit Kühlwerkzeugen bei einigen Formenherstellern 40% des Gesamtgeschäfts ausgemacht.

"In den nächsten 10 Jahren braucht Chinas Formenindustrie 1.500 Metall-3D-Drucker."

Die konforme Kühlmethode der Spritzgussform unterscheidet sich von der herkömmlichen Kühlmethode. Die Form des Kühlwasserkanals ändert sich mit der Form des Spritzgussprodukts und ist keine traditionelle gerade Linie mehr. Die 3D-Drucktechnologie kann die Begrenzung der Querbohrung bei der Herstellung des Kühlwasserkreislaufs vermeiden. Der 3D-gedruckte konforme Kühlwasserkreislauf kann auch entsprechend den Kühlungsanforderungen mit unterschiedlichen Kühlkreisläufen ausgelegt werden, um Wärme mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit abzuleiten, um eine gleichmäßige Wärmeableitung zu fördern. Sex.

Für Formenbauer, weil die Qualität der Form direkt die Effizienz der Spritzgießproduktion bestimmt und die Produktqualität bestimmt, die den Mehrwert des Produkts bestimmt, so wie man die Kunststoffprodukte in der minimalen Zykluszeit effizient abkühlt, wird eine konforme Kühlendes Spritzgiessdesign Mit den wichtigsten Überlegungen im Herstellungsprozess spielt die Kühlung in diesem Zeitraum eine wichtige Rolle.

Das Prinzip der konformen Kühlung besteht darin, dass die Temperatur des Kunststoffteils in gleichmäßiger und kontinuierlicher Weise schnell abgesenkt wird, das Spritzgussteil während des Abkühlvorgangs nicht aus der Form genommen werden kann, bis die Abkühlung ausreichend ist, und dann spritzgegossen wird Teil wird aus der Form genommen. Jeder heiße Punkt verzögert den Spritzgießzyklus, der nach dem Entformen Verzug und Beulen im Formteil verursachen und die Oberflächenqualität des Kunststoffteils beeinträchtigen kann. Eine schnelle Kühlung wird erreicht, indem das Kühlfluid durch die Kanäle in der Form strömt, um Wärme von dem Spritzgussteil zu entfernen. Die Geschwindigkeit und Gleichförmigkeit dieses Kühleffekts wird durch den Fluiddurchgang und die Geschwindigkeit bestimmt, durch die die Kühlflüssigkeit strömt.

In einer herkömmlichen Form erzeugt der Kühlwasserkreislauf durch Querbohrung ein internes Netzwerk und passt die Durchflussrate und -richtung durch einen eingebauten Fluidstopfen an. Die Anwendung der Metall-3D-Drucktechnologie bei der Herstellung von Formkühlwasserwegen hat die Beschränkungen von Querbohrverfahren bei der Konstruktion von Kühlwasserkreisläufen überwunden. Mould Design-Unternehmen können jetzt die konturierten Wasserstraßen näher an der Kühlfläche des Werkzeugs mit glatten Ecken, schnellerem Fluss und höherer Kühleffizienz gestalten.

Der traditionelle Kühlkanal innerhalb der Form wird durch sekundäre Bearbeitung erreicht. Durch das Querbohren wird das interne Netzwerk des linearen Rohrs erzeugt, und die Durchflussrate und -richtung werden durch den eingebauten Fluidpfropfen eingestellt. Diese Methode hat ihre Grenzen. Die Form des Wassernetzes ist begrenzt. Daher ist der Kühlkanal weit von der Oberfläche der Form entfernt, so dass die Kühlung wenig effizient ist. Nicht nur das, sondern auch zusätzliche Verarbeitungs- und Montagezeiten sowie das Risiko, dass das Kanalnetz des blinden Flecks blockiert wird. und in einer komplizierten Situation, um die Bearbeitung der Kühlkanäle zu reservieren, muss die Form in mehrere Teile geteilt werden und dann in eine einteilige Form gespleißt werden, was zu einem zusätzlichen Herstellungsprozess führt, und auch die Form verkürzen wird Leben der Form.

Der Unterschied zwischen dem konformen Kühlverfahren und dem herkömmlichen Kühlverfahren besteht darin, dass sich die Form des Kühlwasserkanals mit der Form des Spritzgussprodukts ändert und nicht länger eine gerade Linie ist. Diese Art von Kühlwasserkanal ist eine gute Lösung für den Abstand zwischen dem herkömmlichen Kühlwasserkanal und der Formhohlraumoberfläche. Inkonsistente Probleme können zu einer gleichmäßigen Kühlung der Spritzgussteile und einer besseren Kühlleistung führen.

Die 3D-Druckherstellung befreit die Menschen von den Einschränkungen des Querbohrens. Nun ist es möglich, den inneren Kanal näher an der Kühloberfläche der Form auszubilden, mit glatten Ecken, schnellerer Strömung, und die Effizienz der Wärmeübertragung auf die Kühlflüssigkeit zu erhöhen; Verschiedene Kühlkreisläufe können auch entsprechend den Kühlanforderungen entworfen werden, mit dem Ziel der gleichmäßigen Geschwindigkeit. Wärmeableitung zur Förderung der Gleichmäßigkeit der Wärmeableitung. Der Kühlmitteldurchsatz ist entscheidend für die Abkühlgeschwindigkeit der Form, und glatte Ecken müssen so konstruiert sein, dass der Druckverlust entlang der Passage reduziert wird.

Es wird berichtet, dass die Metallpulver-Laserschmelze (SLM) 3D-Drucktechnologie auch in Kühlkanälen von bis zu 1,4 mm Durchmesser hergestellt werden kann. Einer der Vorteile der pulverförmigen 3D-Druck-Herstellungstechnologie ist, dass das Pulverschmelzen eine leicht strukturierte Oberfläche bringt, diese Texturstruktur die Oberfläche für den Kühlkontakt vergrößert, einen besseren Wärmeübertragungseffekt hervorruft, wodurch die Kühlleistung verbessert wird und ein Kanal kleiner Turbulenz entsteht innen, um den Selbstreinigungseffekt des Kanals zu erreichen. Mit 3D-Druck hergestellte Spritzgießformen für den Spritzguss können die Spritzgießeffizienz um 70% oder mehr steigern. Zum Beispiel kann eine Eiskratzerform durch ein additives Herstellungsverfahren verarbeitet werden, das den Einspritzzyklus von 80 Sekunden auf 40 Sekunden reduzieren kann. Dies bedeutet, dass sich die Produktionsgeschwindigkeit von Spritzgussteilen verdoppelt.

Die anderen Hauptvorteile von konformen Kühlformen, die durch additive Fertigung hergestellt werden, umfassen die Fähigkeit, einheitlichere geformte Teile zu bilden, Null-Fehler in den Produkten und das Vermeiden von Vertiefungsmarkierungen aufgrund ungleichförmiger Abkühlgeschwindigkeiten. Darüber hinaus hilft es bei der Entwicklung neuer Spritzgießprodukte, mit weniger Iterationen eine neue Produktentwicklung zu erreichen.

Zu den weiteren Vorteilen gehören natürlich: Bei der Herstellung komplexer Formen ist das Verfahren der additiven Fertigung schneller als das herkömmliche Verfahren, da die Kühlkanäle weniger bearbeitet und vernäht werden.

Es sollte angemerkt werden, dass die mit Additiv hergestellte Form keine hohe Oberflächengenauigkeit aufweist und die erforderliche Oberflächengenauigkeit durch die späteren Fertigbearbeitungs- und Polierprozesse erhalten wird. In diesem Zusammenhang ergänzen sich traditionelle Bearbeitung und additive Fertigung.

Im Jahr 2007 schlugen Shi Yusheng und Wu Zhigang die Entwurfsmethode des konformen Kühlkanals basierend auf dem diskreten / Aggregatmodell vor. Das Wärmeübertragungsmodell des Kühlkanals mit kreisförmigen, elliptischen, halbovalen und U-förmigen Querschnitten wurde erstellt und verwendet. Lasersintern (SLS) Technologie erfolgreich die Weihrauchform hergestellt.

Die Querschnittsform des Kühlwasserkanals, der durch das 3D-Druckverfahren bearbeitet wird, ist vielfältig und kann U-förmig, kreisförmig, elliptisch oder dergleichen sein. Bei Verwendung des SLM-Formverfahrens wird der 3D-Druck für konforme Kühlwasserdurchgänge verwendet. Kreisquerschnitt wird für den Querschnitt angenommen. Dies kann nicht nur die Wärmespannungsakkumulation an den Kanten und Ecken reduzieren, sondern auch Formschäden, die durch Spannungskonzentration während des Spritzgießens verursacht werden, vermeiden, und kann auch genau auf herkömmliches Spritzgießen Bezug nehmen. Die Entwurfserfahrung des Formkühlwasserwegs, besser steuern die Wandtemperatur der Form. Die Kühlung eines Laufrad-Kunststoffteils kann in zwei Teile unterteilt werden: die Stirnfläche und die Schaufel. Das spezifische Kühlschema ist wie folgt:


(1) Hohlraumkühlschema.

Schema 1, der Durchmesser des Kühlwasserkanals beträgt 3 mm, und die Rohrleitung hat 1 Einlass und 1 Auslass, wie in 2a gezeigt.

Bei Option 2 beträgt der Durchmesser des Kühlwasserkanals 4 mm und die Gesamtform des Kühlwasserkanals ist ein Ring, wie in Abbildung 2b dargestellt.

Scheme 3, der Durchmesser des Kühlkanals ist 3 mm, hat die Pipeline 3 Einlässe und 3 Auslässe, wie in Abbildung 2c gezeigt.

In Schema 4 beträgt der Durchmesser des Kühlkanals 4 mm und die Gesamtform des Kühlkanals ist rechteckig, wie in Abbildung 2d gezeigt.

(2) Kernkühlung.

Lösung A, der Durchmesser des Kühlkanals beträgt 6 mm und die Gesamtform des Kühlkanals ist ein Ring, wie in 2e gezeigt.

Lösung B, der Durchmesser des Kühlkanals beträgt 6 mm und die Gesamtform des Kühlkanals ist rechteckig, wie in 2f gezeigt.

Eine Software Moldflow wird im Random Cooling Pre-Design verwendet. Moldflow ist eine professionelle CAE-Spritzgießsoftware mit leistungsstarken Funktionen. Es ist weit verbreitet in der Form Injektion Analyse auf dem Gebiet des Spritzgießens verwendet. Die Moldflow 2014-Version kann für das Design von konformen Kühlwasserstraßen mit leistungsstarken Design- und Optimierungsmöglichkeiten verwendet werden. Mit der kontinuierlichen Entwicklung und Anwendung der 3D-Drucktechnologie wird die konforme Kühltechnologie in der Zukunft immer mehr zu einem Hot Spot für die Erforschung von Spritzguss-Kühlsystemen. Die Verwendung der 3D-Drucktechnologie zur Herstellung von konformen Kühlwerkzeugen vereinfacht nicht nur den Bearbeitungsprozess, sondern erleichtert auch die Konstruktion von konformen Kühlwasserwegen und verbessert die Konstruktionseffizienz, um den Kühlwasserkanal anpassungsfähiger zu machen.