如何设计3D打印模具冷却水路

寂静回声

现在，模具设计企业可以设计出更靠近模具冷却表面的随形水路，它们具有平滑的角落，更快的流量和更高的冷却效率。

那么，设计3D打印模具随形冷却水路的时候是否有一些技巧或注意事项呢？ 美国注塑模具制造企业Diamond Tool and Engineering 与其3D打印模具的合作伙伴针对这个问题分享了一些经验。

美国明尼苏达州的Diamond Tool and Engineering公司专门为医疗行业制造紧密度容限和多腔的注塑模具。该公司为其注塑模具制造了带有随形冷却水路的模具镶件，其3D打印模具镶件的设计和制造是在其合作伙伴3DPrintedParts公司的帮助下完成的。

3DPrintedParts公司表示，3D打印技术的价值要体现在为注塑模具所带来的产品附加价值中。根据3D科学谷的市场研究，模具制造用户可以通过金属3D打印技术顺利的构建具有随形冷却通道的模具型芯，使模具内的温度变化更加均匀，从而在时间、成本和质量方面优化模具加工过程，有助于缩短加工周期、减少翘曲变形、加快注塑产品交货期，以及提高产品设计的灵活性。

3DPrintedParts的设计团队在进行3D打印模具镶件设计时，对传统的镶件设计思维进行了突破，总结了几点3D打印模具镶件设计的技巧和经验。

除了设计随形水冷水路之外，设计团队还用在模具的部分区域中设计了晶格结构，取代原来的实心结构。晶格结构意味着能够节省打印材料和打印时间，同时降低打印成本。

在使用金属3D打印机制造悬垂结构时，往往需要在设计时为该结构添加支撑，而对于冷却水路这种内腔结构，后续去除支撑的难度很大，如将支撑结构残留在内腔结构中往往会影响冷却介质的流动。如果能够在设计时考虑到这些因素，并避免添加支撑，那么将可以消除支撑结构对模具冷却性能的影响。3DPrintedParts公司表示，他们在不添加支撑结构的情况下，可打印出与水平方向之间25度角的悬垂结构，这意味着他们能够在无需后续机加工的情况下，制造出更优异的几何结构。

1、注意高度与厚度比。 一般来说，高度与壁厚比不超过15：1。

2、打印粉末的去除问题。 在金属打印的过程中，冷却通道内腔内会被没有熔化的金属粉末所填充，所以在设计时需提前考虑到这个问题，并考虑内腔结构中的粉末如何进行清除。

3、冷却通道的形状 。 圆形螺旋状的水路看起来不错或者是建模相对容易，但是这种设计的冷却效果并不一定是最有效的，冷却通道的轮廓将根据需要进行改变。

3DPrintedParts公司表示，由于3D打印模具冷却水路与模具型芯的设计是共形的，这种设计使冷却周期从35-40秒缩短到6.7秒，大幅提升了注塑模具的冷却效率。