Cetakan injeksi memungkinkan produk plastik diproduksi dalam detail yang rumit dan rumit, sering kali dalam proses produksi yang cukup besar, dengan toleransi berulang dan kualitas permukaan yang tinggi. Alat cetakan harus dirancang untuk mereplikasi desain 3D dengan sempurna dalam waktu siklus minimum. Pendinginan bagian plastik yang membeku di dalam alat cetakan adalah faktor penting, yang mempengaruhi waktu siklus dan kualitas bagian.
Mari kita meringkas prinsip pendinginan konformal dan melihat dampak menguntungkan Deep Mould pada desain alat cetakan.
Mengapa menggunakan Deep Mould untuk pendinginan konformal alat cetakan?
Tujuan pendinginan konformal adalah untuk mengurangi suhu bagian plastik di dalam alat cetakan dengan cepat dan merata. Bagian tidak dapat dilepas dari alat sampai cukup dingin untuk melepaskan dari cetakannya. Setiap hot spot akan menunda pelepasan bagian, dapat menyebabkan tanda melengkung dan tenggelam pada bagian setelah pelepasan, dan dapat mengganggu kualitas permukaan komponen.
Pendinginan dicapai dengan melewatkan cairan melalui saluran di dalam alat cetakan sehingga panas dilakukan dari bagian plastik, melalui alat logam, dan pergi dalam cairan. Kecepatan dan kerataan dari efek pendinginan ini didorong oleh seberapa dekat saluran fluida melacak permukaan alat, dan laju di mana cairan pendingin melewatinya. Kita juga perlu memastikan bahwa alat cetakan kami dapat diandalkan, menghindari titik-titik mati dalam aliran pendingin tempat sedimen dapat berkumpul dan membuat penyumbatan.
Gambar di atas - saluran pendingin konvensional yang dihasilkan oleh pengeboran silang memerlukan sumbat tambahan untuk menghindari titik mati. Sudut yang tajam juga menciptakan turbulensi dan membatasi laju aliran pendingin melalui saluran.
Deep Mould memberi kebebasan pada perancang alat cetakan untuk merancang saluran pendingin kompleks yang dengan cermat mengikuti permukaan komponen, sambil memaksimalkan aliran laminar dan menghilangkan titik-mati yang mungkin menyumbat dari waktu ke waktu.
Dalam cetakan konvensional, kami memiliki saluran pendingin yang dibor silang dan terpasang di daerah terbatas pada bagian seperti ini:
Sebaliknya, dengan Deep Mold kita dapat merancang saluran berkontur yang mengikuti permukaan alat seperti ini:
Jadi Deep Mold membantu kami mendesain alat yang tidak hanya menyediakan pendinginan yang lebih efektif, mereka juga lebih mudah untuk diproduksi dan dirakit.
55% pengurangan waktu pendinginan
Perusahaan perlu meningkatkan produktivitas dari cetakan ini untuk bersaing dengan meningkatnya permintaan. Menggunakan pendinginan konvensional, total waktu siklus adalah 52 detik, di mana 22 detik diperlukan untuk mendinginkan bagian dari suhu lelehnya 220 ° C ke suhu de-cetak 100 ° C.
Perkakas cetakan untuk bagian-bagian ini substansial dan kompleks, terdiri dari rongga besar dan banyak sisipan yang didinginkan. Desain aslinya ditunjukkan di bawah ini.
Sistem pendingin asli untuk sisipan berisi beberapa sirkuit pendingin terpisah seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Sebanyak 10 liter per menit air pendingin digunakan.
Termografi sisi ejector dari alat cetakan asli menunjukkan suhu dinding pada akhir siklus pendinginan 22 detik. Kita dapat melihat variasi suhu yang signifikan di seluruh cetakan, dengan titik panas yang dapat membahayakan komponen saat dikeluarkan dari cetakan:
Langkah pertama untuk mempercepat adalah mensimulasikan perilaku alat cetakan. Secara khusus, hotspot perlu analisis lebih lanjut karena bertanggung jawab atas waktu pendinginan yang lama. Simulasi 20 siklus dilakukan, termasuk analisis suhu dinding. Suhu yang dimodelkan menunjukkan korelasi yang baik dengan termografi.
Sekarang kami memiliki model desain pendingin saat ini, kami dapat membuat perubahan desain untuk meningkatkan berbagai hal, dengan fokus pada titik panas. Dalam hal ini, bagian dari solusinya adalah menambahkan saluran pendingin ekstra konvensional ke dalam pelat cetakan berilium-tembaga di sisi nozzle.
Selanjutnya kami mengembangkan sisipan AM baru untuk sisi ejector alat, menampilkan pendinginan konformal untuk menghilangkan panas berlebih. Gambar di bawah ini menunjukkan saluran pendingin berdiameter 4 mm tambahan yang diterapkan ke wilayah bermasalah:
Di satu daerah di mana ada ruang yang tidak cukup untuk memasukkan lebih banyak saluran pendingin, Kärcher membuat perbaikan pada desain produk untuk mengatasi masalah.
Ketika kami mensimulasikan perilaku termal dengan sistem pendingin baru ini di tempat kami melihat peningkatan signifikan dalam keseragaman suhu di seluruh bagian, setelah siklus pendinginan yang jauh lebih pendek:
Peningkatan disimulasikan ini ditanggung oleh pencitraan termal cetakan baru setelah siklus pendinginan singkat hanya 10 detik:
Sisipan baru dibuat menggunakan Deep Mould untuk membuat saluran yang kompleks. Beberapa dibangun sepenuhnya secara aditif, sedangkan yang lain adalah komponen 'hibrid' yang membangun daerah aditif di atas bagian kosong mesin. Perakitan sisi ejector baru ditunjukkan di bawah ini:
Waktu pendinginan berkurang 55% dari 22 detik menjadi hanya 10 detik. Dikombinasikan dengan penghematan waktu lebih lanjut dalam umpan bahan dan penanganan, pendinginan yang lebih cepat membantu meningkatkan throughput produksi dari setiap alat sebesar 40% dari 1.500 menjadi 2.100 bagian per hari.
Gambar di atas - desain alat cetakan asli (kiri) dan baru (kanan).
Ringkasan
Pendinginan konformal memungkinkan alat cetakan beroperasi lebih cepat dan menghasilkan bagian yang lebih konsisten. Deep Mold meningkatkan ini lebih jauh dengan mengoptimalkan perpindahan panas untuk membuat pendinginan menjadi lebih cepat dan lebih merata.
