快速造模技术的发展动态和技术瓶颈(上)

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　　快速模具技术中的“快速”最初指的是模具能比传统加工快得多地被制造出来。这依然是正确的。但在最近几年中，快速模具技术发展成为了能提供周期比传统技术快出40%的制模技术。快速模具技术的用途由原型变换到充分生产用工装。

　　较新的快速模具方法能减少或消除由不均匀冷却引起的变形和内部张力，同时通过从模具中厚的部分或其它难于冷却的地方提取热量，如凸起或筋条，来提高生产力。对较新高导热率模具的试验发现，成型周期中的冷却时间可被设定至零，而工艺仍会产出可接受的部件。

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　　传统制模受到两个因素的限制：一是标准模具钢如H-13、P-20或不锈钢的导热性一般，选用它们主要是为了硬度和防腐蚀。冷却也受到模架中直接深孔钻槽的可靠性所限制。传统的制模业者可能尝试着用铍铜或其它导热性强的铜合金嵌件、二次冷却通道或较深模芯中的出水口、以及能进入到模具主体内部并吸取热量的导热管或“热销”，来克服这些限制。

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　　快速模具技术使冷却流道能被设计的空间几乎毫无约束

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　　快速制模技术的供应商已经开发出更好模具冷却的两条路线：从一开始就在模具中用上导热性好的金属，集合上符合部件表面的冷却流道，而不论其形状有多么不规则。快速模具供应商声称这两种方法中的一个或两个都能做得比出水口或导热管更好。较新快速模具方法一般将导热金属与模具钢相结合，形成双金属结构，帮助提供比铜合金或单一的铝要更好的耐磨性。

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　　一些传统制模用到的导热合金有着高达30-40 Rc的硬度值，接近于P-20号钢。也有一些将铜合金和铝预硬化至相似水平的方法。但是今天的快速模具技术在双金属结构中把导热性金属与模具钢相结合，提供的导热率高，硬度达50-80Rc，相当于H-13号钢或更好。

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　　关于硬质但导热性强金属的新成果能对快速模具被接受程度产生所需要的提升，快速造模已经激发了很大的关注，但被制模业者或成型业者采用的情况一般。对于多数部件，快速模具技术已经在原型以及小规模生产中得到应用。现在，所谓“桥”式模具应用和大规模作业被快速模具所把握。基本上，现在的目标是要在较高的冷却速率之下获得相同的模具寿命，而周期更快。

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　　条条道路通往快速模具

　　快速模具技术的范围包括了生产双金属模具或嵌件的四种截然不同之方法。一些形成具有模具钢材料表面层的嵌件和导热金属材料的模芯。POM集团提供“直接金属沉积(dmd)”工艺，它是喷涂金属粉末的同时用激光进行熔化。快速模具技术供应商RSP公司利用的是“快速凝固工艺”，一种金属喷涂方法。ExOne公司利用一种金属印刷工艺来为D-M-E公司生产模具嵌件，产品名称为“模熔(MoldFusion)”。

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　　激光烧结技术被用来制造模具嵌件，它们不是分层的，而是钢与导热金属的混合物。

　　外，所谓梯度模具或嵌件由一种金属所制成。EOS在制模时能操控导热性模具钢的密度与机械性能从而制成“壳-芯”结构。

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　　做出与部件表面轮廓相符合的模具冷却流道对于所有这些快速模具技术都是常见的。这种冷却有可能从传统冷却流道难于靠近的区域取走热量，它可能会引起所需冷却管线总数的降低，有可能节省装模时间。

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　　仿形冷却与传统冷却管线相比，有着明显的优势。传统管线被限制为圆孔与直管，位置被其它模具零件所限制。在一定范围内，仿形冷却管线可以是所想要的任何形状，也可以如希望的进行弯曲。它们可以被布置在其它模具零件四周，出入口位置可以进行有目的地确定好。