案例！看3D打印如何助力汽車電子連接器模具冷卻水路的設計優化

魔猴君  行業資訊   1852天前

注塑模具冷卻水路設計的目的是使產品均勻冷卻，并在較短時間內頂出成型，水路排布的好壞直接影響到產品的成型品質和成產周期/成本。3D打印技術使注塑模具冷卻水路的制造避免了傳統加工方式交叉鉆孔的限制，3D打印隨形冷卻技術使得模具設計師能夠根據冷卻要求進行不同的冷卻回路設計，使模具以一致的速度進行散熱，促進散熱的均勻性。帶有隨形冷卻水路的模具改變了注塑的周期，并可以有效避免注塑過程中的翹曲變形，模具的綜合價值得到提升。

本期，將分享ESU毅速的汽車電子連接器模具3D打印應用案例，以此展示3D打印技術在優化現有汽車電子連接器模具冷卻設計方案，以及隨形冷卻技術在降低冷卻溫度、提高電子連接器產品質量方面所發揮的價值。

各種類型的電子連接器。來源：ESU毅速

模具頂部與內壁均有水路存在

汽車電子連接器就像是一座橋梁接通汽車內部各類電子元件之間的電流，從而保障汽車的安全行駛。每臺汽車大約有100多個電子連接器，全球汽車連接器約占連接器產業的15%，未來可望在汽車電子產品的帶動下，占有更大的比例。中國未來將可望成為全球汽車連接器重要的生產基地，與此同時，中國汽車連接器產業，將是外資企業和中國本土企業競爭非常激烈的市場，而汽車電子連接器的制造技術以及產品質量在這場較量中便至關重要。

汽車內部透視圖。來源：ESU毅速

汽車電子連接器的模具制造技術是決定電子連接器質量的關鍵因素，而汽車電子連接器的質量直接關系到汽車的安全性能。

無水路電子連接器模具3D模型圖。來源：ESU毅速

在電子連接器的制模中由于內壁無拔模，頂部零件尺寸細小，受到傳統CNC銑床鉆孔方式的限制，普通水路無法設計進去。因此大部分連接器模具中膠位部分是沒有任何冷卻水路存在的，這將導致冷卻周期過長，冷卻不均，從而造成產品變形與尺寸不穩定等問題，從而造成產品質量不合格。

電子連接器隨形水路3D模型圖及模具產品實體圖。來源：ESU毅速

而通過選區激光熔化3D打印技術所實現的模具隨形冷卻水路設計與制造方案，將解決這一痛點并顯著降低冷卻溫度，提高產品質量。ESU毅速基于選區激光熔化3D打印技術，對汽車電子連接器模具進行了重新設計，隨形水路基本遍布連接器模具中的任意位置，整個連接器不管是頂部還是內壁都有水路存在，使模溫均衡。

圖：未使用水路零件溫度模流分析圖。來源：ESU毅速

圖：隨形水路零件溫度模流分析圖。來源：ESU毅速

整個連接器模具在使用隨形水路之后，最高溫66.65℃，比未使用水路的模溫低近30℃。因此整個零件的溫差相對較小，模溫均衡，從而降低變形率，提高產品質量。在3D打印隨形水路模具技術的基礎上，ESU毅速還探索了其專利的模具復合打印技術在電子連接器模具中的應用，即在零件內部鑲嵌高導熱材料，與循環水路相結合，在保持與隨形水路方案幾乎同等冷卻效率的同時，進一步提升模具工件的使用壽命。

總結：

3D打印隨形冷卻水路的設計雖然與傳統冷卻水路的設計思維方式顯著不同，但傳統模具冷卻水路在水路直徑、截面積、與模具表面的距離、冷卻水路長度等方面的設計規則仍能夠為增材制造隨形冷卻水路設計帶來可借鑒的經驗。

圖：隨形冷卻模具的設計細節。

3D打印不僅僅可以用在注塑模具領域，還可以用在輪胎模具，壓鑄模具等領域，結合3D打印可以實現復雜幾何形狀設計的特點，通過3D打印模具所創造的附加值還延伸到了諸如下一代輪胎這樣的高附加值產品領域。

隨著金屬3D打印設備價格的合理化，3D打印模具在國內的發展將迎來一波上行發展機遇，而以價值為切入口，將成為贏得模具市場的必備功課。