眾所周知，模具作為“工業(yè)之母 ”，是制造業(yè)的重要基石，模具技術(shù)的進(jìn)步能有效提升企業(yè)集團(tuán)、國家關(guān)鍵行業(yè)的核心競爭力。為了滿足消費(fèi)者的需求，各企業(yè)不斷推陳出新，并嚴(yán)控產(chǎn)品品質(zhì)。

隨著產(chǎn)品更新?lián)Q代速度加快，新產(chǎn)品生產(chǎn)效率和質(zhì)量顯得尤為重要，對(duì)模具的要求也隨之提高。目前模具企業(yè)在產(chǎn)品變形和注塑周期等方面經(jīng)常遇到技術(shù)瓶頸，通過改模等手段仍無法完全滿足產(chǎn)品開發(fā)的需求，最終只能通過變更產(chǎn)品設(shè)計(jì)意圖進(jìn)行妥協(xié)，既導(dǎo)致新產(chǎn)品開發(fā)周期過長，也使外觀、結(jié)構(gòu)等不能完全符合市場需要。

3D打印作為以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的增材制造技術(shù)，且獨(dú)特的隨形水路可以是任意形狀、任意截面，通過改變形狀和截面使隨形水路均勻布置，提升冷卻效果，已經(jīng)在注塑模具上有了越來越多的應(yīng)用，被廣泛應(yīng)用在包裝、汽車、電子3C、醫(yī)療、家電等行業(yè)。安世亞太以增材設(shè)計(jì)思維為核心，提出“基于參數(shù)化隨形水路和模溫控制的閉環(huán)增材模具解決方案”，可以為模具行業(yè)提供熱量工程控制。

散熱和冷卻方式是降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本和提升產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素，安世增材模具解決方案包括設(shè)計(jì)優(yōu)化、增材制造、仿真分析、冷卻流道維護(hù)和溫度控制等環(huán)節(jié)，從設(shè)計(jì)到整個(gè)成型過程，為模具冷卻帶來獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

確定模具中冷卻流道和冷卻方式，通常是模具設(shè)計(jì)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)。且基于傳統(tǒng)的冷卻流道，冷卻方式往往不是理想的。這也就造成模具產(chǎn)品成型過程周期較長，廢品率較高的情況。安世亞太模具設(shè)計(jì)優(yōu)化環(huán)節(jié)，提供分析和設(shè)計(jì)服務(wù)以及可以優(yōu)化模具設(shè)計(jì)性能的模具技術(shù)產(chǎn)品組合，并提供參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件，可供設(shè)計(jì)師針對(duì)模具需要冷卻部位，自動(dòng)化生成隨形水路，極大的提高設(shè)計(jì)工作效率。

?自動(dòng)化水路生成過程

在DfAM 解決方案全流程中，面向工業(yè)品需求的性能提升是最重要的目標(biāo)之一。仿真分析是不可或缺的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，仿真分析包括結(jié)構(gòu)、流體、熱性能等一系列的分析計(jì)算，而這個(gè)過程是要經(jīng)過多輪的設(shè)計(jì)仿真迭代優(yōu)化，通過CAE 仿真分析可以虛擬的方式驗(yàn)證DfAM 設(shè)計(jì)的產(chǎn)品能夠滿足用戶對(duì)工業(yè)品的的性能提升及驗(yàn)證的需求。針對(duì)計(jì)算機(jī)生成多種模具隨形水路，我們提供完整的仿真分析結(jié)果，以選擇最優(yōu)的解決方案。

安世亞太的子公司重慶安德瑞源科技有限公司于2017 年成立, 增材制造服務(wù)中心面積3000 平方米，目前擁有增材制造設(shè)備90 余臺(tái)，主要由安世亞太的增材研發(fā)子公司德迪自主研發(fā)的專業(yè)金屬及非金屬設(shè)備，同時(shí)也引進(jìn)了HP、EOS、Stratasys、SolidScape、Creaform、Ultimaker、聯(lián)泰、華曙高科等品牌的優(yōu)秀機(jī)型。二期10000 平米的新廠房將于2021 年7 月投入使用。新廠房建成后將擁有120 臺(tái)金屬SLM 打印機(jī)、20 臺(tái)SLS 尼龍打印機(jī)及電弧增材3D 打印機(jī)、大型FFF 打印機(jī)、大型建筑3D 打印機(jī)若干臺(tái)，成為西南地區(qū)最大的增材制造打印中心。

如果沒有對(duì)水路進(jìn)行流量、流速、水溫等因素的精準(zhǔn)控制，產(chǎn)品質(zhì)量就會(huì)隨之下降。并且，伴隨著模具運(yùn)行時(shí)間越長，對(duì)水路的控制和護(hù)理就會(huì)越發(fā)重要。安世亞太的模溫控制模塊，采用3D打印專用模溫機(jī)，為用戶提供全生命周期的流量、模溫監(jiān)控和調(diào)節(jié)，最大限度提高成型設(shè)備（注塑機(jī)、壓鑄機(jī)等）的制造產(chǎn)量，提高模具使用壽命，從而提高企業(yè)運(yùn)營和盈利能力。

湍流是提高冷卻效率的解決途徑，能夠最大限度在模具水路中通過循環(huán)帶走熱量。雷諾系數(shù)是數(shù)學(xué)上用于測(cè)量湍流的基礎(chǔ)，低雷諾系數(shù)意味層流，高雷諾系數(shù)意味湍流。但并不是越高的湍流越好，反而會(huì)增加不必要的能量損耗。安世亞太基于工業(yè)仿真分析，并通過模溫機(jī)的流量監(jiān)控，保證水路中雷諾系數(shù)維持在理想值（4000-8000）的狀態(tài)，達(dá)到最優(yōu)的冷卻效率。

模具溫度會(huì)影響產(chǎn)品表面質(zhì)量、活動(dòng)性、收縮率、注塑周期以及變形等，模具溫度過高或過低對(duì)不同的材料會(huì)帶來不同的影響。例如，對(duì)熱塑性塑料而言，模具溫度高一點(diǎn)通常會(huì)改善表面質(zhì)量和活動(dòng)性，但會(huì)延長冷卻時(shí)間和注塑周期；模具溫度低一點(diǎn)會(huì)降低在模具內(nèi)的收縮，但會(huì)增加脫模后注塑件的收縮率。

而對(duì)熱固性塑料來說，高一點(diǎn)的模具溫度通常會(huì)減少循環(huán)時(shí)間，且時(shí)間由零件冷卻所需時(shí)間決定。3D專用模溫機(jī)，根據(jù)增材制造隨形水路以及相應(yīng)材料不同要求的特點(diǎn)，整合純水系統(tǒng)、閉環(huán)系統(tǒng)、間接冷卻、多回路溫控、電子流量儀、在線電導(dǎo)率等功能模塊，在設(shè)定好熱均衡溫度后，能自動(dòng)控制其溫度在極小誤差之內(nèi)，且能維持定值，最優(yōu)化產(chǎn)品成型循環(huán)時(shí)間，保證模具產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

安世亞太增材針對(duì)模具領(lǐng)域的設(shè)計(jì)-仿真-打印-溫控等完整閉環(huán)方式，為模具行業(yè)帶來絕佳的模具設(shè)計(jì)和溫度控制解決方案。

• -降本增效：3D打印隨形冷卻模具極大縮短成型周期；

• -水路養(yǎng)護(hù)：模溫監(jiān)控實(shí)現(xiàn)冷卻水路健康狀況可控，冷卻水路維護(hù)保養(yǎng)簡單化；

• -低碳環(huán)保：專用3D打印模溫機(jī)保證冷卻介質(zhì)實(shí)時(shí)高效輸送，達(dá)到理想冷卻效果，流量流速變頻可控。

Application Case

某客戶一款通用的面板體塑料件，動(dòng)模鑲件采用金屬3D打印，模溫控制采用上海普樂絲3D打印專用冷熱一體模溫機(jī)控制。模具每一模生產(chǎn)周期從52秒下降到36秒，產(chǎn)量從1300件/天提升到1670件/天，生產(chǎn)效率提升28%。該零件原產(chǎn)值是39000元/天，優(yōu)化方案后產(chǎn)值提升到50100元/天，扣除材料費(fèi)、設(shè)備折舊費(fèi)、管理費(fèi)用等，毛利潤增加2100元。按照一年一套模具（生產(chǎn)180天）計(jì)算，可以帶來37.8萬的額外利潤，若開10套模具，可以增加利潤378萬元。

表1 ?不同模具解決方案對(duì)比

圖9 產(chǎn)品和模具圖片

客戶現(xiàn)場試模照片

（特別鳴謝：上海榮科旭陽智能科技有限公司作為安世亞太模溫控制及監(jiān)控系統(tǒng)合作伙伴）