打印材料对3D打印随形冷却注塑模具寿命的影响

        谈到3D打印随形冷却模具的价值时，通常会围绕着随形冷却模具注塑周期的改变和注塑质量的提升进行评估。整体来说，随形冷却水路在注塑生产过程中带来更均匀的冷却，缩短循环时间并提高冷却效率，带来更好的零件质量。

       基于粉末床激光熔化工艺的3D打印技术在其中所发挥的关键作用是，实现传统工艺所无法实现的复杂随形水路设计。但在这一应用中，3D打印材料对于模具寿命的影响，也是一个不应忽略的因素。在实际注塑生产应用中，随形冷却水路可能会因腐蚀而发生失效，从而降低预期的模具寿命，并削弱3D打印随形冷却模具为缩短注塑周期所带来的价值。

        根据3D科学谷的市场观察，随着随形冷却模具在注塑生产中的应用发展，用于3D打印随形冷却模具制造的粉末材料，也在根据下游注塑产品的需求进行改进与优化。本期，3D科学谷分享的是奥地利联合钢铁集团（Voestalpine）旗下材料制造商的应用案例，在该案例中，制造商通过改进的3D打印材料，来克服因腐蚀引起的模具型芯失效，显著提高了随形冷却模具的寿命。

 耐腐蚀无需镀镍

l 应用

        通过3D打印随形冷却模具，生产PVC材料的医疗试管。打印工艺为粉末床激光熔化；打印材料为1.2709工具钢，模具型芯被硬化到48-50HRC。预期注塑件生产总数量为500万个每年。

l 挑战

        通过以上工艺及材料，能够实现传统工艺无法实现的随形冷却水路设计。随形冷却水路在注塑生产过程中，带来更均匀的冷却，缩短循环时间并提高冷却效率，从而带来更好的零件质量。

        但在进行注塑生产的过程中，1.2709工具钢材料表现出了其局限性。在生产了40万个零件之后，受到冷却通道腐蚀的影响，型芯破裂。

       这也是1.2709材料出现的典型故障。因为随着注塑时间的延长，沉积物会在冷却通道中积聚，尤其是在不处理冷却水并且过滤效果不好的情况下，会出现这种现象。而这一现象导致冷却水路的热传递性能下降，从而降低模具效率。为防止腐蚀发生，制造商通常会为1.2709 模具型芯镀镍。

l 解决方案

        奥钢旗下的材料制造商开发了耐腐蚀的3D打印模制钢粉末材料Uddeholm AM Corrax®，针对性的解决以上出现在PVC 注塑模具随形冷却型芯中的问题。该材料可抵抗冷却通道中的沉积物堆积，从而防止腐蚀，并且在冷却通道中不需要任何涂层。

l 结果

       通过Uddeholm AMCorrax®材料生产的随形冷却模具型芯，提高了模具寿命，迄今已生产了78万个注塑件，并且在没有进行维护的情况下继续用于注塑生产。

通过上图中的右图可以看到，Uddeholm AMCorrax®的应用比1.2709工具钢更具经济性。经济性来源于两方面原因，一方面是节省了镀镍的成本，但更关键的是，由于生产停工时间和停机次数的减少，而提高了整个注塑生产的经济效益。

        根据细分应用领域的需求，开发更高性能的新材料，也是近年来3D打印走向生产的重要推动力量。

        随着随形冷却模具的在注塑生产中的应用发展，用于随形冷却水路型芯制造的3D打印材料将继续得到改进与优化。从量变到质变，结合随形冷却水路的先进设计，打印材料的每一次改进，都将成为推动3D打印随形冷却模具技术进入更多注塑领域的星星之火。