ESU毅速丨如何有效解決注塑模具中模溫不均等常見問題?

01模溫均衡對注塑產品有何影響？

在我們每期的應用案例中，都會提到一個關鍵詞，「模溫均衡」。那麼模溫均衡對模具、注塑產品，到底存在哪些好處？模具3D列印隨形水路如何最有效的實現模溫均衡？我們本期將重點解析。

什麼是模溫均衡？模溫主要是指在成型周期內模腔表面的溫度，而模溫均衡指在模具設計及成形工程的條件設定上重要的不僅是維持適當的溫度，還要能讓其均勻的分布。

不均勻的模溫分布直接影響注塑產品的質地均勻性和尺寸精度。如果水路分布不當，必然會導致模溫不均，使產品各部分收縮不一致，從而形成內應力，可能使產品的機械性能達不到要求，同時還易產生曲翹，表面光潔度不規則，脫模不順或產生塑性變形等等，尤其對壁厚不均形狀複雜的產品應給與高度重視。

02哪種效果是你所想要的？

而均衡的模具溫度會給我們注塑產品的質量帶來巨幅提升，從而形成質變。

提高生產產品的強度和耐熱性。防止產品開裂易碎；

減少內應力殘留、分子配向及變形；

減少PP料常見震紋或者說波浪紋；

提高模溫能使注塑產品表面光澤好，讓顏色均勻性更好；

減少充填時的流動阻抗，降低壓力損失；

使成形品外觀較具光澤及良好，降低結合線明顯程度。

以上是我們模具製造時經常會遇到的情況，也是我們費盡心思想得到的效果。

因此找出原因，才能得到方法。

除了成型塑件材料性能影響，注射壓力、冷卻時間、熔體溫度等因素控制不當都會產生注塑件缺陷，隨著注塑成型工藝的發展，塑料製品結構也越來越複雜，壁厚差異越來越大，水路分布不均乃至部分缺失，成為模溫不均衡的「罪魁禍首」。

a：壁厚均勻時水路布置 b：壁厚不均時水路布置

03直擊痛點，提速增質！

以ESU某客戶產品為例：

圖1：醫用旋鈕3D模型圖示意圖

如圖1所示：產品為醫用旋鈕，一般用於醫療注塑瓶口或其它部位零件。

得到客戶需求：

☆ 縮短冷卻周期，均衡模溫，提高產品質量。

客戶痛點：

1、尺寸細小：長寬僅約1~2CM。

2、結構特殊：中間存在較厚的深筋條，且產品左右側有深孔位。

3、壁厚差異明顯。

因此：產品結構及外形尺寸決定了傳統制模中水路設計存在很大的困難。在這之前客戶的水路方案如下：

圖2：傳統水路3D模型圖

我們看到：傳統制模方式水路無法靠近產品，只能通過鑲件的方式，在模具上下部位設計水路，通過傳導效應將模具進行散熱冷卻。因此方案缺陷有三：

模具鑲件中間部位無水路，溫度高，底部具備水路溫度低，導致溫差極大，易導致我們所說的模溫不均衡。

水路離膠位處太遠，冷卻效率低下，生產周期漫長。

壁厚嚴重不均，厚壁處水路應適當加密或靠近水路，而傳統制模方式無法達到要求，導致冷卻速度不均勻，產品內應力增加。

因此，針對水路設計問題，傳統制模方式行不通。所以客戶要求通過我們採用3D列印技術解決難題。

3D列印通過「自上而下」，逐層遞增的製造方法，脫離傳統製造的束縛。經過對產品結構的分析，我們得到水路方案設計如下：

圖3：3D列印隨形水路方案

我們可以很清晰的看到，新方案中同樣通過鑲件的方式設計水路，但不同的是產品深筋條兩邊及深孔膠位處都延伸出水路且擴大了鑲件中水路的覆蓋面積，從而使得整個模具鑲件溫度均勻。

而到底效果如何，是否能夠快速降低溫差，均衡模溫，我們可以通過模流分析結果進行對比。

模流分析結果對比

模具溫度（℃）

普通方案模流分析結果

隨形水路方案模流分析結果對比

通過模流分析數據顯示，我們對普通方案和隨形水路兩種方案的數據進行統計，如下表所示：

通過數據表，我們可以很清晰的看到毅速3D列印隨形水路方案的巨大優勢：模具鑲件溫差同比下降89%，可以說基本達到溫度均衡的狀態，從而改善注塑產品質量。

在列印材料上客戶選擇了毅速自主研發的ESU-EM191模具3D列印專用金屬粉末，ESU-EM191金屬粉末除了保障其高強度、硬度外還具備防鏽耐腐蝕的特性，保障了列印強度，使用壽命外還契合了醫療用品安全無汙染的特性。

因此模溫狀態對注塑製品的質量和產量的影響是非常巨大的，每個模具人在模具製造中都會面對這個問題，顯而易見科技的發展帶給我們的不僅是高端技術的拔尖，作為工業之母的模具所面臨的的各類困境也正在逐漸迎刃而解。