中空モールド！ 3Dプリントは金型設計と製造に新たな道を開く

金属 3D プリントの最も効果的な用途はどこですか?射出成形金型が主要な応用分野であることは間違いありません。この技術の可能性は依然として私たちの想像力によって制限されていますが、驚きの成果が次々と生まれ、最良の応用例は従来の処理方法では実現できないものであることがよくあります。

PTI Macomb Engineering Plastics は米国ミシガン州に拠点を置き、射出成形プラスチック部品の製造を専門としています。同社は自動車メーカーや医療機器メーカーに射出成形サービスを提供し、これらのメーカーが直面する課題の解決に貢献しています。しかし、金属 3D プリントには射出成形の分野でさらに活用できる可能性があることに PTI が気付いたのはごく最近のことです。

PTI の射出成形ワークショップ<br /> PTI は 1 年以上にわたり、コンフォーマル冷却射出成形金型を作成するために積層造形の実験を行ってきました。つまり、粉末床 3D 印刷技術を使用して、内部に湾曲した冷却チャネルを備えた金型を加工することで、従来のドリル加工法に代わる射出成形プロセス中の金型の急速冷却を実現し、金型の冷却効果と速度が向上します。この点では、海外だけでなく、上海粤瑞などの国内企業も、3Dプリントコンフォーマル冷却金型において長年の経験を積み重ねてきました。

オリジナルの金型設計（左）と現在の中空金型設計（右）
しかし、射出成形製品に関しては、PTI はより大胆なアイデアを持っていました。内部チャネルを廃止して中空金型を採用することは可能でしょうか?中空金型を 3D プリントすると、より高速かつ安価になるからです。確かに、中空の型というのは少なくとも信じられない話に聞こえます。中が空洞であるということは軽いことを意味しますが、従来の金型は射出成形の高圧に耐える必要があるため、強度があり重いです。

PTI が製造した金型は医療業界で使用されています。金型の高さは 7 インチです。シミュレーション数学分析により、この薄肉中空金型は射出成形に必要な強度を提供できることがわかりました。そこで PTI は、3D プリントを使用して工具鋼材料で作られた中空金型を製造することを決定しました。

PTI 中空金型および射出成形製品<br /> 金型が製造された後、射出成形プロセスが始まります。 PTI のエンジニアは、高圧射出条件下で中空金型が割れる可能性に備えていましたが、幸いなことに金型は割れることなく正常に機能しました。これは、以前のシミュレーションの結果と一致しています。初期テスト中にいくつかの問題が発見されたにもかかわらず、中空金型は依然として効果的に機能し、このアイデアに将来性があることを証明しました。それだけでなく、射出成形時間も従来の46.5秒から現在は41.5秒に短縮されました。

しかし、これだけで中空金型の応用範囲が広いと考えるのは早計でしょう。また、さまざまな形状、サイズ、壁の厚さでのさらなるテストも必要です。しかし、コンフォーマル冷却金型であれ、中空金型であれ、射出成形金型の分野における3Dプリントの価値はますます高まることは間違いありません。

また、この中空金型の射出成形プロセスで使用される冷却媒体が以前のものと異なることも特筆に値します。冷却媒体は水ではなく、液体二酸化炭素です。これは、この材料がより均一に冷却されるためです。使用されるポータブルでプログラム可能な二酸化炭素供給システムは、Linde Industrial Gases によって提供されます。

出典: 3Dサイエンスバレー

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