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案例看3D打印如何助力汽车电子连接器模具冷却水路的设计优化

  来源:3DScienceValley 有151人浏览 日期:2019-10-25放大字体  缩小字体

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 注塑模具冷却水路设计的目的是使产品均匀冷却,并在较短时间内顶出成型,水路排布的好坏直接影响到产品的成型品质和成产周期/成本。
 
3D打印技术使注塑模具冷却水路的制造避免了传统加工方式交叉钻孔的限制,3D打印随形冷却技术使得模具设计师能够根据冷却要求进行不同的冷却回路设计,使模具以一致的速度进行散热,促进散热的均匀性。带有随形冷却水路的模具改变了注塑的周期,并可以有效避免注塑过程中的翘曲变形,模具的综合价值得到提升。
 
本期,3D科学谷将分享ESU毅速的汽车电子连接器模具3D打印应用案例,以此展示3D打印技术在优化现有汽车电子连接器模具冷却设计方案,以及随形冷却技术在降低冷却温度、提高电子连接器产品质量方面所发挥的价值。
 
 
各种类型的电子连接器。来源:ESU毅速
 
模具顶部与内壁均有水路存在
 
汽车电子连接器就像是一座桥梁接通汽车内部各类电子元件之间的电流,从而保障汽车的安全行驶。每台汽车大约有100多个电子连接器,全球汽车连接器约占连接器产业的15%,未来可望在汽车电子产品的带动下,占有更大的比例。中国未来将可望成为全球汽车连接器重要的生产基地,与此同时,中国汽车连接器产业,将是外资企业和中国本土企业竞争非常激烈的市场,而汽车电子连接器的制造技术以及产品质量在这场较量中便至关重要。
 
 
汽车内部透视图。来源:ESU毅速
 
汽车电子连接器的模具制造技术是决定电子连接器质量的关键因素,而汽车电子连接器的质量直接关系到汽车的安全性能。
 
 
无水路电子连接器模具3D模型图。来源:ESU毅速
 
在电子连接器的制模中由于内壁无拔模,顶部零件尺寸细小,受到传统CNC铣床钻孔方式的限制,普通水路无法设计进去。因此大部分连接器模具中胶位部分是没有任何冷却水路存在的,这将导致冷却周期过长,冷却不均,从而造成产品变形与尺寸不稳定等问题,从而造成产品质量不合格。
 
 
电子连接器随形水路3D模型图及模具产品实体图。来源:ESU毅速
 
而通过选区激光熔化3D打印技术所实现的模具随形冷却水路设计与制造方案,将解决这一痛点并显著降低冷却温度,提高产品质量。ESU毅速基于选区激光熔化3D打印技术,对汽车电子连接器模具进行了重新设计,随形水路基本遍布连接器模具中的任意位置,整个连接器不管是顶部还是内壁都有水路存在,使模温均衡。
 
 
图:未使用水路零件温度模流分析图。来源:ESU毅速
 
 
图:随形水路零件温度模流分析图。来源:ESU毅速
 
整个连接器模具在使用随形水路之后,最高温66.65℃,比未使用水路的模温低近30℃。因此整个零件的温差相对较小,模温均衡,从而降低变形率,提高产品质量。
 
在3D打印随形水路模具技术的基础上,ESU毅速还探索了其专利的模具复合打印技术在电子连接器模具中的应用,即在零件内部镶嵌高导热材料,与循环水路相结合,在保持与随形水路方案几乎同等冷却效率的同时,进一步提升模具工件的使用寿命。
 
以上案例来源:上海毅速激光科技有限公司
 
3D科学谷Review
 
3D打印随形冷却水路的设计虽然与传统冷却水路的设计思维方式显著不同,但传统模具冷却水路在水路直径、截面积、与模具表面的距离、冷却水路长度等方面的设计规则仍能够为增材制造随形冷却水路设计带来可借鉴的经验。
 
 
图:随形冷却模具的设计细节。来源:3D科学谷《3D打印与模具制造白皮书2.0》
 
3D打印不仅仅可以用在注塑模具领域,还可以用在轮胎模具,压铸模具等领域,结合3D打印可以实现复杂几何形状设计的特点,通过3D打印模具所创造的附加值还延伸到了诸如下一代轮胎这样的高附加值产品领域。
 
随着金属3D打印设备价格的合理化,3D打印模具在国内的发展将迎来一波上行发展机遇,而以价值为切入口,将成为赢得模具市场的必备功课。3D科学谷在《3D打印与模具制造白皮书2.0》中对3D打印在模具领域价值创造、3D打印模具的设计、应用以及模具制造技术的发展趋势进行了详细剖析,更多信息敬请参考3D科学谷最新模具白皮书-上篇、下篇。
 
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