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3D打印模具為緊急出口的額溫槍生產解困,注塑冷卻時間減少45%

來源:  3D科學谷     時間:  2020-03-27 13:38
截止3月底國內疫情逐漸好轉,基本得到控制,但海外疫情逐漸爆發,截止3月23日海外確診人數高達24萬余人。應國際求援,我國開啟“一省救一國”的國際援助計劃,大量醫護專家團體攜物資支援各國,國際疫情防控需求暴增。龐大需求刺激下,用于快速體溫測量的額溫槍(紅外線測溫儀)市場需求迅速增長,國際額溫槍外貿訂單供給不足,國際市場上已出現“一槍難求”的局面。
此前額溫槍市場基本飽和,隨著國內疫情逐步控制,許多戰時轉型生產物資的臨時大廠逐步恢復正常生產,國內生產廠家不足,供貨速度有限。那么,如何從額溫槍制造源頭——模具的改良,縮短注塑品的成型周期在當前便尤為重要。
在本期3D科學谷分享的額溫槍殼體注塑生產案例中,3D打印隨形冷卻模具制造技術發揮了關鍵作用。
ESU_temp gun_1額溫槍內部結構圖。來源:ESU毅速
block 聚焦生產提速
額溫槍殼體內部“藏有”許多元器件,例如:電池、傳感器、線圈等,這些元器件需要進行固定,以保證它們運轉良好,額溫槍殼體內部的許多筋位、卡位起到的正是固定作用(如上圖所示)。
但這些筋位、卡位的存在卻加重了開模的困難,一是筋位、卡位的存在增加了模具結構的復雜度,二是這些部位要很好的很冷卻才能不拖累生產周期。
ESU_temp gun_2額溫槍內部機構示意圖。來源:ESU毅速
在模具結構中水路系統是十分重要的一部分,水路關系到產品達到頂出溫度的時間長短,換言之也就是注塑成型時間長短,此外還關系到模溫是否均衡,因為模溫直接影響注塑產品的成型質量。
ESU_temp gun_3普通水路示意圖。來源:ESU毅速
傳統水路多由銑床、CNC等傳統機床加工,由于傳統機床的加工方式導致水路只能直來直去,而由于額溫槍內部頂針及深筋位的存在,導致了額溫槍殼體底部走不了水路,主要反應在模具上后模仁筋位部分無法得到較好的冷卻(如上圖所示),從而導致冷卻周期較長且模溫不均衡。
一家急需額溫槍開模的國際外貿供應商聯系了ESU毅速產品設計師, 3D打印是否可以幫助他迅速開模并且改良額溫槍模具,提升他們的生產效率。為支援國際疫情防控需求,ESU毅速模具設計部門立刻組織開展方案討論會議。
根據在模具3D打印中多年的設計和生產經驗, ESU毅速最終制定了額溫槍模具的3D打印方案:使3D打印隨形水路遍及額溫槍模具型腔之中。如下圖所示:
ESU_temp gun_43D打印隨形水路示意圖。來源:ESU毅速
通過選區激光熔化金屬3D打印技術制造的模具工件,由金屬粉末組層堆積成型,如此一來, 水路設計將不再受額溫槍產品結構的限制,設計師能夠更加“隨心所欲”的使水路遍布模具型腔(如上圖所示)
ESU_temp gun_53D打印工藝流程示意圖。來源:ESU毅速
額溫槍模具3D打印樣品成型后,模流分析師在產品交付前進行了適當的測評,并公布了模流分析結果對比數據。
ESU_temp gun_6達到頂出溫度的時間。來源:ESU毅速
通過模流結果的數據分析,我們可以清晰的看到,運用3D打印技術方案成型的模具其額溫槍注塑產品達到頂出時溫度低的時間為9秒,而普通方案需17秒,同比提速8秒,近45%。
 ESU_temp gun_7零件溫度。來源:ESU毅速
有關零件的溫度,普通方案中塑件最高溫度達42℃左右,運用3D打印方案的塑件相同部位的溫度僅為27℃,下降了15℃,約34%。
綜合ESU毅速的模流分析數據結果:3D打印方案可縮短塑件冷卻時間近45%;降低塑件溫度34%,從而提升生產效率,均衡塑件溫度減少缺陷。而這得益于3D打印的加工工藝使得水路設計變得“無拘無束”,可以沿著產品形狀均勻分布,無死角、無死水,真正做到模溫均衡。
除此之外,現階段額溫槍需求大增,原來一套模具的產量滿足不了需求,因此很多生產廠家不得不新開復制模來增加產能,滿足市場需求。而3D打印給出了另外一種可能,即通過隨形水路大幅縮短生產周期,提升產量,從而節省新開復制模與注塑機的使用費用,為廠家帶來降低注塑生產成本的附加價值。
3D打印隨形冷卻模具很好的解決了額溫槍殼體生產廠商在當下所面臨的難題。
案例來源:ESU 毅速
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