模具設計與制造新的階段：CAD結合CAE技術、SLM增

傳統注塑模具的冷卻水路主要采用鉆孔的常規加工方法，所以，設計的注塑模具冷卻水路主要是直線型。水路還受到頂出系統、抽芯機構、鑲拼結構、骨位等的約束限制，因此，模具本身的結構特征也嚴重地制約著冷卻水道的分布、大小和數量。

通過實踐及理論研究，并借助模流分析軟件的仿真模擬表明，更貼近塑件形狀的隨形水路，一方面可以大幅提升對塑料制品的冷卻效率，縮短成型周期，增加產能；另一方面還可達到更加均勻的冷卻效果，以降低殘留應力，從而減少塑件的變形。

選擇性激光熔化（Selective Laser Melting，SLM）加工，采用分層制造技術，用切片與計算機三維模型實體相交的輪廓信息，控制激光束按一定的掃描路徑選擇性地熔化各層金屬粉末，逐步堆積成一個冶金結合、組織致密的金屬實體。在每一層截面中，系統在切面與零件實體相交的輪廓內生成激光熔化路徑，以對金屬粉末進行熔化成型，激光不熔化粉床切片區域外的金屬粉末。

當一個層面熔化成型完成后，工作臺即下降一個層厚的高度，下降高度在0.1毫米內，此時，敷料輥又在已成型的上表面鋪上一層均勻密實的金屬粉末，重復進行掃描熔化成型，直到完成整個零件的成型加工。

類比數控加工路徑來理解激光熔化掃描路徑。數控銑削加工中，數控加工路徑是用來切除毛坯比被加工零件多出的那部份工件體積，是通過減材料來制造零件；而選擇性激光熔化，是利用直接針對目標零件的分層激光熔化路徑，對金屬粉末進行熔化來制造目標零件，是通過增材料來制造零件。

由SLM的原理可知，任何帶有復雜內型內腔的零件加工，實際都變為一個平面的二維激光掃描熔化金屬粉末的過程，用SLM工藝加工模具的隨形冷卻水路，本質就是在金屬零件上加工復雜的內型內腔，而這是SLM的優勢所在。用SLM工藝制造注塑模具，不受模具冷卻水路復雜程度的限制，這就讓工程師可以依據制品的幾何形狀，設計更加科學合理的隨形冷卻水路，而不必擔心機械加工的限制。

CAD結合CAE，較好地解決了模具復雜隨形水路的設計，SLM工藝解決了傳統機械加工難于加工模具內部呈復雜空間曲線走勢的隨形水路這一技術難題。CAD結合CAE技術，再加上SLM增材制造技術，將模具設計與制造的信息化水平推向了新的階段，呈現出十分廣闊的應用價值及商業化應用前景。SLM增材制造模具，正在深刻而又革命性地改變著傳統機械制造。

世界各國圍繞SLM工藝掃描的路徑優化及策略、金屬粉末、支撐工藝、金屬致密度、激光器與激光、產業化應用等這些關鍵熱點問題持續深入地研究，必將使得這項技術日臻成熟，成本不斷降低，離商業化應用越來越密切。

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