■ SODICK
前言
在我們使用金屬3D工藝列印模具時，3D 水路應該如何去設計，是一個我們首先需要解決的問題。在此，我們根據我們多年的應用經驗總結了一些基本思路和方法以供大家參考。
確認3D 水路的設計範圍
因水路是針對成型產品實施冷卻，因此原則上只需在模仁中的產品範圍部分設計3D 水路。非產品範圍的模仁配合部無需設計3D 水路。
水路布局原則和方法
原則1：水路冷卻範圍盡量充分且均勻
不均勻和不充分的冷卻會導致產品冷卻不均，從而導致產品外觀和尺寸的缺陷。為避免產品外觀和尺寸出現缺陷，可採用下列方法：
1. 水路盡可能覆蓋所有需要冷卻的部位。
2. 水路距產品面距離保持一致，確保均勻的冷卻。
3. 水路間距保持一致。
4. 水路直徑保持一致。
原則2：水路流程長度盡量縮短
當水路流程越長，側壁對流速的削弱就越大，而水路的循環周期越長，也會使得換熱效率降低，進而影響水路的冷卻效果。為避免上述情形，可採用下列方法：
1. 减少多餘的水路布局及層數。
2. 流程較長的水路拆分成兩組。
原則3：水路的壓力盡量减小
截面只要有變化，就有壓力損失，速度也會下降。若水路中有低於90 度的拐角，將會使水路流速大幅度縮减，削弱水路冷卻效果；而當水路中每增加一個拐角，就會增加一個局部阻力，進而降低水路流速，削弱冷卻效果。為避免冷卻效果被削弱，在進行水路布局時應注意下列幾點：
1. 水路拐角角度盡量大於90 度。
2. 水路拐角數量盡量縮减
圖1：提供參考用的水路尺寸設計參考標準
原則4：零件的列印成本盡量縮减
在實現同樣冷卻效果的前提下，盡量幫客戶縮减零件需要列印的體積，進而實現縮减零件列印時間和費用的目的。為達成縮减列印時間和費用之目的，我們可以僅在產品面處設計3D 水路，而非產品處則盡量設置為傳統水路樣式。
水路布局構線方法：
我們實際設計水路時，通常是首先作出水路的中心線。水路的中心線的構線方法具體有以下三種。
偏置曲線法
此方法主要應用於有大量頂針孔的Core 模仁。由於水路需要繞開這些頂針孔位幷和孔位保持相同的距離，所以我們利用偏移頂針的輪廓來製作出水路的中心線（見圖2）。
抽取曲面法
此方法主要應用於有大範圍曲面型產品面的模仁。製作水路中心線時，我們首先偏移出曲面的產品面，然後在偏移面上構線水路，以保證水路各個部位距產品的距離相同（見圖3）。
砍切法
為使水路的布局全面、均勻，將產品範圍均等的砍切成一個個平面，然後在這些平面上構線的方法（見圖4）。
檢查
水路是否連貫暢通？
水路設計過程中，可能會有斷線/ 錯位/ 片體殘留等情况存在，這些情况會導致實際列印完成的零件內部水路是不連通的/ 閉塞的，導致零件報廢。
水路距模型內外壁距離是否均勻一致？
不均勻的水路布局會導致不均的產品冷卻收縮，導致產品變形及外觀不良等問題。
圖2：偏置曲線法（圖片中的棕色標記面為產品面）
水路的截面積是否一致？
水路的流量受限於水路內部最小的截面積。如局部截面積變小，會使整個水路的流量隨之减少，影響冷卻效率。
結語
3D 水路設計中需要考慮的問題還有很多，包括模仁的强度、水路截面的形狀等，此文側重介紹了基本的思路及幾種構線方法，希望能對大家面對模仁設計3D 水路時有一個啓發的方向。■
圖3：抽取曲面法（圖片中的棕色標記面為產品面）
圖4：砍切法（圖片中的棕色標記面為產品面）
