以下は、当社のホワイトペーパーからの抜粋です: Additive Manufacturing is Transforming Tooling. 以下の完全版をダウンロードしてください。
高度な金型製造またはその周辺で作業している場合は、コンフォーマル クーリングの概念に遭遇したことがあるでしょう。 初めて研究する人にとっては、コンフォーマルクーリングはツーリングインサートの温度低下を加速および制御するために使用される技術です。
たとえば、アルミニウム ダイカストでは、溶融金属が約 600 °C の温度で金型に到達し、約 20 ミリ秒で部品のキャビティに射出されます。 その後、部品は冷却チャネルの助けを借りて固化し、60 秒以内に約 60°C まで温度が下がります。
固体になると、金型が分離し、ピンによって部品が金型から突き出されます。 ダイカスト生産では、ダイカスト インサートの冷却は部品製造のサイクル時間の約 70% を占めます。 冷却速度を加速することで、金型設計者は生産時間を短縮できます。 また、冷却インサートの寿命を延ばし、最終用途部品の材料特性を改善することさえできます。
コンフォーマルクーリングは、しばらく前から存在しています。 実際、原則として、これは宇宙船の設計で使用されるソリューション、つまり再生冷却に似ています。 再生冷却では、 flow ノズルが溶けないように、ロケットノズルを通して冷たい燃料。
再生冷却チャネルを備えた銅スラストチャンバー
その結果、外側は氷のように冷たいノズルですが、内側では完全なロケット排気燃焼が発生します。 エンジニアは、このようなソリューションを利用して、金属の融点を超える環境にさらされても部品が生き残るようにしました。 つまり、ある意味では、宇宙船を軌道や月などに打ち上げるために使用したのと同じ設計ソリューションを、次の車をスーパーマーケットに運ぶための部品の製造にも使用できるのです!
冷却管の製造方法
従来の製造方法を使用して冷却管を作成する場合、エンジニアは設計の自由度が制限されます。 ほとんどのアプローチでは、冷却液用の直線的で交差するラインを掘削して flow. ただし、このタイプのクロス ドリルは、応力集中や漏れなどの問題を引き起こす可能性があります。
従来の冷却例。 シンプルなデザインは、クーラント用の単一ループを示しています。 画像提供: Ante Lausic、リード プロセス エンジニア – メタル AM、GM
さらに、これらの冷却チャネルは直線で形成されるため、多くの場合、ホットスポットは冷却剤の到達範囲外に留まり、凝固時間も最も長い鋳物の最も厚い部分は、最適化された冷却が見られません。 これらのセクションは冷却に最も時間がかかるため、これらの領域でプロセスをスピードアップすると、製造プロセス全体のスピードアップに役立ちます。 また、型を開くのが早すぎて溶融金属が大気にさらされるリスクを軽減することもできます。
金属 AM を活用して、部品の輪郭に沿ったコンフォーマル冷却チャネルを備えたインサートを印刷し、より最適化された冷却を提供できます。 コンフォーマル冷却チャネルを統合することにより、メーカーはいくつかの有益な結果を得ることができます。
- サイクルタイムを短縮
- ホットスポットを排除するのに役立つ、より均一な温度勾配
- ダイカスト部品の材料特性を改善する、より優れた、より複雑な設計
コンフォーマルクーリングを使用すると、製造を加速できるようになるだけでなく、エンジニアは金型の熱バランスを調整して、鋳造品をほぼ同時に凝固させることもできます。
コンフォーマル冷却の例。 このより洗練されたデザインは、より速く冷却するために表面積に一致します。 画像提供: Ante Lausic、リード プロセス エンジニア – メタル AM、GM
鋳造では、固化する最後のセクションにもエア ポケットの濃度が高くなります。 より重要な部分をより速く凝固させる冷却戦略を作成することにより、コンフォーマル冷却はエア ポケットを有害な領域から遠ざけるのに役立ちます。そのため、エンジニアは冷却バランスを制御することにより、部品の材料特性を改善できます。
ホワイトペーパー全体をダウンロード Velo3D が次世代のコンフォーマル冷却をどのように可能にするかを学びます。
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