异型冷却水路(Conformal Cooling Channel)
五、异型冷却水路(Conformal Cooling Channel)
DMLS最大的应用之一是可设计”异型冷却水路(Conformal Cooling Channel)”，达到最佳冷却效果，提升射出效率。由于传统的CNC加工有许多先天上的限制，使得异型冷却水路无法顺利完成，导致射出成型过程中冷却效果不彰，成品发生翘曲(warpage0、短射(short shot)、烧焦(burn mark)、融合线(weld line)、飞边(flash)、散热不均(sink mark)等现象[2]!
图13所示的异型冷却水路方法步骤图，工程师可选择在公模侧或母模侧(或两侧)进行水路设计!一般而言，在公模侧进行异型冷却水路设计，可以改善上述的射出缺点!母模侧保留简单的冷却水路设计，以达到最佳的ID表面! 德国LBC公司目前使用DMLS技术完全发挥异型冷却水路的最佳效益!图14为公母模(core & cavity)同时采用异型冷却水路的方式，随后采用DMLS技术直接烧结4套模具。此一作法大幅缩短从开模、备模、修模的时间。
由于产品几何造型之限制，为了达到最佳冷却效果，必需进行椭圆(ellipse)冷却水路设计，采用1.3mm*1.8mm椭圆断面(等于φ1.3mm直径)，两个冷却闭回路设计(closed loop)，分别是1*4次及1*5次冷却回路，冷却水压是6 bar，总长达到12.m，冷却媒介是水!如图15所示。
图13. 异型冷却水路方法步骤
图14. 异型冷却水路设计与DMLS制作
图15. 德国LBC公司冷却水路设计
异型冷却水路设计的经典范例如图16所示!共有8个直径0.3mm的冷却水路，总长达10m的冷却水路设计，同时确保各段的流通水压都相同，以达到最佳冷却效果!
DMLS突破了制造上的瓶颈，使各种断面形式的冷却水路得以实验!图17所示是各种几何断面形状的冷却水路设计!以往CNC加工只能制作圆形或对称形状的水路，使用DMLS后，水路设计几乎毫无限制!换言之，应用特殊几何断面的冷却水路，因为雷诺数增加(higher Reynolds number)，使得冷却水路产生紊流(turbulence)，达到更佳的冷却效益!
更为有趣的例子，如图18所示。如果模具中的两顶针(ejector)之间的空间非常窄，模仁厚度又无法增加的情形下，藉由DMLS的加工方式达到改变冷却水路断面的设计。当改变这种断面形状时，需维持一定的断面面积，以避免流动阻力产生(flow braking effects) [3]
图16. 异型冷却水路设计的经典范例
图17. 各种几何断面形状的冷却水路设计
图18. 多变的冷却水路设计以符合两顶针（ejector)之间的空间流过
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