通過ESU毅速模具3D打印2020年第一季度所做案例顯示,3C電子領域的案例增長迅速。在眾多案例中，本期小編精選了其中一個看似不起眼卻有著大門道的小物件——耳機收納盒。
圖1：市面上某品牌藍牙耳機
耳機這個看似簡單的電子產品，價格卻不菲，方便、快捷、高附加值等要求在這個快節奏的社會中需求不斷增多。例如蘋果的一個藍牙耳機可以賣到千元之上且銷量大好。蘋果藍牙耳機等其他品牌的同款產品皆由兩部分構成：耳機及容納盒，容納盒還具備充電等功能。容納盒長度和高度僅為4-5cm左右，寬度僅為2cm，且因為充電需求，藍牙耳機收入容納盒中必須尺寸精確才能確保電源接觸良好，產品精緻細小、製造標準卻極為嚴苛。因此在模具製造中這類產品的模具結構雖然簡單，但注塑成型卻極難控制，特別是頂部翻蓋部位。
圖2：容納盒頂蓋部位內部結構示意圖
幾類難點：
1、後模鑲件有較多倒扣需用斜頂成型。
2、後模鑲件無法通過普通機加工走水路。
3、後模鑲件溫度高，成型週期時間長，產品框口變形不穩定。
總體來說這類產品在傳統模具製造中的難點處於兩類：一，因結構限制普通機加工無法得到較好的冷卻效果；二、模溫不均衡導致框口易變形。而兩類問題均可通過3D打印技術從而解決。
01 3D打印模具水路設計問題
產品結構上，因產品模具後模鑲件內部存在較多的倒扣，且需用斜頂成型導致如果繼續用普通機加工的方式是無法在模具中走水路的，一旦水路無法設計進去，模具沒有水路系統輕則嚴重影響產品達到頂出溫度時間，產品成型週期漫長，生產效率低下，重則直接影響到產品質量，3D打印因增材製造逐層累加的特性可以使得水路隨著產品形狀均勻分佈，（如下圖所示）從而縮短生產週期，提高生產效率。
圖3：容納盒頂部3D打印隨形水路示意圖
因此由傳統制模方式轉化為3D打印模具製造在當下是非常有必要的。在設置好注射時間，冷卻液溫度，模具溫度等工藝參數值後我們進行模流分析，根據數據顯示（如圖4所示）：
圖4：達到頂出溫度時間模流分析對比示意圖
應用隨形水路後產品達到頂出溫度的時間約9S而之間採用普通水路的方式冷卻時間約13S，對比而言，產品冷卻速度提高近30%。因此通過數據的對比，3D打印隨形水路設計問題迎刃而解，解決了水路問題自然其冷卻時間減少生產速度大幅提高。
02 3D打印模溫控制問題
模溫主要是指在成型週期內模腔表面的溫度，在模具設計及成形工程的條件設定上，重要的是不僅維持適當的溫度，還要能讓其均勻的分佈。不均勻的模溫分佈，會導致不均勻的收縮和內應力，因而使成型口易發生變形和翹曲，從而影響其成型週期及成形品質。
其中影響模溫均衡的一個重要因素便是水路分佈均。傳統制模中因容納盒頂部翻蓋內部結構及成型角度問題導致工件部分區域無法走水路，從而影響模溫。如圖5所示：
圖5：模具溫度模流分析示意圖
應用隨形水路後模具溫度大約為54℃，而之前採用普通水路的方式模具溫度高達84℃，對比而言，模具溫度降低近35%。因此通過數據的對比，通過3D打印技術可以對模具溫度進行有效控制，從而達到模溫均衡的目的，有效避免使注塑品產生缺陷，降低產品良率。
03 3D打印模具拋光性能
除產品質量外，產品打印成型後是否可以直接使用也是眾多模具製造商最為關心的問題。剛剛3D打印完成的工件其表面是很粗糙的，一些特定需求的產品，例如我們今天所說的蘋果藍牙耳機容納盒，因其產品的特殊性，且價值較高，表面質量及精度要求十分嚴苛。但ESU毅速打印出來的模具產品都會在原尺寸基礎上預留0.8mm的餘量，這樣是為了方便您後期加工及處理，且拋光性能可達A1級別。
圖6：拋光性能示意圖
04 3D打印模具原材料問題
另一個影響3D打印模具產品質量的便是原材料，ESU毅速吸取多年模具3D打印領域的實踐經驗，通過反覆試驗自主研發出EM181、EM191、EM201等專用於模具行業的3D打印原材料。藍牙耳機容納盒頂蓋部位模具工件我們採用的就是EM191高強度粉末打印而成，除了保障工件的硬度強度之外，EM191還具備防鏽、防腐蝕的效果，拋光性能也非常優越。
總之通過3D打印技術改良後的模流分析數據顯示，生產效率提高近30%，模溫下降35%，無論是生產效率，成型質量、還是後期精加工以及生產原材料方面，ESU毅速都做足了準備，解決客戶的後顧之憂。雖然目前依然存在許多對3D打印技術發展後知後覺並持懷疑態度的模具製造商，但我認為至少在對注塑產品高要求、高附加值這類供應商必須跟上時代腳步，根據特定生產任務選擇模具3D打印技術。
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