Canais de resfriamento conforme 3D alemão: avanço tecnológico e prática para 40% de eficiência de resfriamento salto

Os canais de resfriamento conforme 3D alemão subverteram a lógica tradicional de design de refrigeração e basearam -se na otimização da topologia e nas tecnologias de fabricação aditiva para obter um aumento de 40% na eficiência de resfriamento (com base em dados medidos). Essa inovação reconstruiu o sistema de gerenciamento térmico do molde e se tornou um avanço tecnológico central no campo da moldagem por injeção de precisão.

I. "gargalos de transferência de calor" de resfriamento tradicional

Os moldes tradicionais adotam canais de resfriamento do tipo direto ou defletor, que têm três defeitos principais:

1. Limitação da distância : A distância entre o canal de resfriamento e a superfície da cavidade é fixa (5-15mm). O calor se acumula em áreas distantes dos canais, resultando em uma diferença de temperatura local de 15-30 ℃. Por exemplo, a temperatura na borda da cavidade de um molde de pára -choques de automóveis é 25 ℃ maior que a do centro, estendendo diretamente o ciclo de injeção em 20%.

2. Área pequena de troca de calor : a troca de calor ocorre apenas através da superfície cilíndrica, de modo que a área de troca de calor por unidade de volume do molde é de apenas 50-100 m²/m³, levando à baixa eficiência da transferência de calor.

3. Resfriamento desigual : os moldes da estrutura de várias camadas (como painéis de instrumentos de automóveis) tendem a ter um fenômeno "frio e calor interno externo", que causa retração desigual de produtos e aumenta a taxa de deformação em mais de 30%.

Ii. "Lógica inovadora" dos canais de resfriamento conforme 3D

Através do design de "Crescer junto com a superfície da cavidade", os canais de resfriamento conforme reconstruem o processo de transferência de calor da perspectiva física:

1. Aumento exponencial na área de troca de calor : eles podem ser projetados como tubos curvos, redes ramificadas ou estruturas de favo de mel. A área de contato com a cavidade é 2-3 vezes maior que a dos canais de resfriamento tradicionais (medidos de até 200-300 m²/m³). Por exemplo, a área de troca de calor do canal de resfriamento conforme em uma parte do interior da BMW é 2,8 vezes a do design tradicional, aumentando a dissipação de calor por unidade de tempo em 120%.

2. Precisão no nível de mícrons no controle da distância : quebrar o limite da proporção de 10: 1 de profundidade em diâmetro da perfuração profunda da perfuração, os canais de resfriamento conforme podem estar intimamente presos às principais áreas da cavidade (como portões e áreas de paredes finas). Nos moldes médicos da Siemens, a distância entre o canal de resfriamento conforme e a superfície da cavidade é de apenas 2-3 mm (projeto tradicional ≥8 mm), melhorando a uniformidade da temperatura de ± 15 ℃ para ± 3 ℃.

3. Eliminação do "efeito da ilha de calor" : com a ajuda da simulação do CAE para otimizar o layout, a diferença de temperatura máxima na superfície da cavidade é reduzida de 25 ℃ para 5 ℃. Após a aplicação de canais de resfriamento conforme no molde de uma cobertura do motor Volkswagen, o desvio de encolhimento do produto diminuiu de ± 0,15%para ± 0,03%e a quantidade de deformação foi reduzida em 60%.

Iii. "Suporte de dados" para 40% de melhoria de eficiência

Com base em testes em lote de peças internas de automóveis (material ABS, tamanho do molde 500 × 400 × 150mm) (canais de resfriamento conforme fabricados pelo processo SLM, Material: Maraging Steel MS1), a comparação de dados do núcleo é a seguinte:

4. "Inovação de cadeia inteira" para implementação de tecnologia

A aplicação eficiente de canais de resfriamento conforme depende da colaboração de "design-manufatura-verificação":

1. Fim do projeto : algoritmos de otimização da topologia (como o Altair Inspire) geram canais de refrigeração natural, e a iteração de simulação de CAE é combinada para reduzir o tempo de resfriamento em 15% por ciclo de otimização.

2. Fim de fabricação : a impressão 3D de metal (SLM/DMLS) rompe através de limitações de processamento. Por exemplo, Bosch usa a impressora EOS M 300-4 com uma precisão de formação de ± 0,05mm para realizar uma formação única de canais ramificados complexos.

3. Fim de verificação : as fábricas de moldes alemães estão equipados com sistemas de monitoramento de temperatura on-line (como sondas de temperatura Kistler) como padrão para coletar dados de distribuição de temperatura em tempo real dos canais de refrigeração e otimizar com reversa o design do canal (ciclo de iteração de circuito fechado ≤72 horas).

V. Valor industrial: da eficiência à competitividade

Os canais de resfriamento conforme reconstruíram a conta econômica dos moldes: embora o custo da fabricação aditivo seja 20-30% maior, o ciclo de injeção é reduzido (cada redução de 1 segundos aumenta a capacidade de produção anual em 8,3%) e o período de pagamento de investimento é reduzido de 24 meses para 6 a 12 meses; A taxa de qualificação do produto aumentou de 92% para mais de 99,5%, tornando-a insubstituível em campos de alto valor, como implantes médicos e lentes ópticas.

O salto de eficiência dos canais de resfriamento conforme 3D alemão é o resultado da colaboração da ciência dos materiais, fabricação aditiva e simulação digital. Atualiza os moldes de "ferramentas de refrigeração passiva" para "controladores de qualidade ativa" e se tornou uma das principais razões para a indústria alemã de moldes para liderar o mundo por um longo tempo.