深度解析毅速3D打印随形透气钢及模具应用

2024年3月27日，来自上海毅速激光的副总王利军先生开展了一场以“3D打印随形透气钢”为主题的线上直播，王利军先生是ESU毅速的创始合伙人，拥有20余年精密制造行业经验，10余年增材制造行业技术及管理经验，曾任上海市模具技术协会秘书长，现兼任协会副会长。



王利军首先介绍了为什么要使用透气钢，在注塑模具领域，如果模具排气不好，在熔融塑胶高速打进型腔时，型腔中的空气与塑胶分解产生的空气不能及时排出，容易产生困气，导致缺料/烧焦等缺陷。而且随着产品形状日益复杂，并不是所有困气区域都可以开排气槽，因此需要透气钢来加强排气。某些工具或金属零件需要具备透气、保压、过滤等相关功能，透气钢特殊的结构为这些功能的实现提供了可能。


传统透气钢，又称为透气性工具钢或微孔工具钢，是一种特殊类型的工具钢，具有独特的微孔结构。这种钢的特点是在高压下可以让气体或液体通过其微孔结构。
目前市面上传统的透气钢基本上由粉末冶金工艺生产而产生，因为工艺复杂，为欧美厂商所垄断，即便如此，它们在性能上也存在着一些短板，特别是位置受限的问题。


为了解决上述问题，毅速开发了3D打印随形透气钢，具有均匀的孔洞，实体部分与透气孔部分合二为一。



毅速3D打印透气钢具有以下特点：

① 随形透气，应用范围广。打印区域和打印形状不受限制，透气钢区域可随胶位做成任意形状。图中模具上方蓝色部分为透气钢，下方浅色部分为实体模仁。红色管道为透气管道，绿色管道为随形水路。这些是传统注塑模具无法实现的，只有通过3D打印技术来制造。



② 孔径稳定，透气均匀。可以做到约80%的孔尺寸在指定范围内，透气效果非常均匀。


③ 打印成型集成度高。采用传统透气钢往往需要拆镶件，可能导致工件强度下降，且部分不接受分模线区域无法拆镶件。采用3D打印，透气钢与实体部分无缝衔接，也可结合随形水路，一次打印成型，打印完成后是一个整体，不需要做镶件。



毅速3D打印随形透气钢，3D打印、一体成型，不限位置、不限形状、无需拆镶件，需要透气的地方可以随形透气，不需要透气的地方致密度可达99.99%。既实现高效透气，又可以保证整体强度，极大增强了使用寿命，进而降低生产成本。

在打印出的样件透气效果演示中，可以看到透气效果非常好。


在打印透气模具的过程中，毅速使用了自主研发的专利材料ESU-EM191S，这种材料的透气钢，能满足模具所需的高强度、高硬度、耐腐蚀等需求，是很多头部企业的指定使用材料。



在耐腐蚀的实验测试中，ESU-EM191S取得了良好的测试结果。



王利军表示，毅速的3D打印透气钢可以用于众多领域：

①替代传统透气钢:注塑模具，压铸模具，纸塑模具，发泡模具，泥胚具等，还有军工、设备等各类领域。

②透气钢行业新应用:石油石化、环保与水处理、食品医药、电子电器、航空航天、船舶制造等行业，具有广泛的应用前景。随着科技的不断进步和工艺的不断完善，透气钢的应用领域将会进一步拓宽，为现代工业生产提供更加优质的材料和解决方案。


并列举了多个应用案例，这是一个扫地机器人卷轴的注塑模具镶件。卷轴采用的TPU材料具有粘弹性，注塑成型时，材料就会发生粘附作用导致产品粘模，脱模困难。毅速整个模芯兼具透气和随形水路，既保证了均匀冷却同时，产品脱模时，通过透气区域均匀吹气，使产品悬浮于模芯机械手轻松夹取工件至指定位置。



下面的案例是汽车车标的注塑模具，新能源汽车经常采用能发光的车标，采用双色模，在注塑的过程中容易困气。毅速3D打印随形透气钢与随形水路结合设计，起到解决模仁加工困气和缩短成型周期的双重效果。



手机外壳注塑模具，同样需解决困气问题，提升产品良率，产品量大，需提升生产效率。毅速3D打印随形透气钢和随形水路一起设计，解决困气问题，保证产品外观，同时更接近产品的随形水路极大提升了冷却效率，有效缩短成型周期，提升生产效率。



除了上述的注塑模具应用之外，王利军还分享了毅速开发的一款透气针，创新地将3D打印随形透气钢技术融入，除具备常规顶针、镶针的功能外，还可以解决某些特定位置的困气问题，以极小的成本，有效提升产品品质和生产效率。一位具有40年经验的模具专家看到这款产品后表示，能够解决模具里面的关键问题。




还可以直接打印过滤接头，对于需要过滤杂质的应用场景，使用3D打印随形透气钢，孔隙稳定，透气均匀，强度高硬度大，打印材料ESU-EM191S韧性高耐腐蚀，可有效替代滤网，满足特定需求。




在鞋模领域，使用发泡材料产品成型时困气。形状复杂，传统透气钢位置和形状受限。采用3D打印随形透气钢，不限形状和位置，可以解决任意区域的困气问题，有效解决了鞋底成型困气问题。



3D打印透气钢的诸多应用案例，不再一一赘述，最后介绍了毅速的公司业务，感兴趣的朋友可以观看直播回放视频。