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2023-10-26 【壓力成型】新手一定要知道的12個熱成型設(shè)計原則

【壓力成型】新手一定要知道的12個熱成型設(shè)計原則

為什麼我在熱壓製作模具時都失敗?又為什麼模具會產(chǎn)生皺折變形?在開始任何壓力成型項目之前，了解『壓力成型模板的設(shè)計原則』其實超!級!重!要!

本文中我們總結(jié)許多『3D列印結(jié)合壓力成型的必備基本技巧』可以幫助你省下很多時間、耗材、少走冤枉路。趕快一起學(xué)起來!!!

想更了解熱熔堆疊 ( FDM )、雷射粉末燒結(jié) ( SLS )、光固化 ( SLA ) 各別技術(shù)的應(yīng)用指南可參考以下 :

【3D列印知識】 SLA 3D列印創(chuàng)建熱成型模板的應(yīng)用指南

【3D列印知識】 SLS 3D列印創(chuàng)建熱成型模板的應(yīng)用指南

【3D列印知識】 FDM 3D列印創(chuàng)建熱成型模板的應(yīng)用指南

本文適用壓力成型機(jī) : Mayku Multiplier桌上型壓力成型機(jī)

【重點(diǎn)一覽】

? 避免凹陷部分

一般原則是要避免凹陷部分。如果你形成了具有梁或凹陷的模型，則在塑膠片冷卻後無法將物體取出。儘管使用Mayku EVA Sheets，你可以創(chuàng)建具有較小凹陷以及立體牆上的凹凸文字的模板。

避免凹陷部分

設(shè)計熱成型模板時的建議凹陷

如果你的設(shè)計需要凹陷部分，請考慮創(chuàng)建由多個開槽部分組成的模板，以幫助釋放成型部分。

傾斜角度

傾斜角度是應(yīng)用於模型表面的傾斜，可實現(xiàn)更輕松地將模板從塑膠片上釋放。傾斜角度越多，從模板上取出部分和實現(xiàn)均勻厚度就越容易。具體而言，我們建議至少使用5°的最小傾斜角度，以實現(xiàn)最佳的成型和模板釋放。

雷射切割模板上的階梯結(jié)構(gòu)，用於補(bǔ)償缺乏傾斜角度

使用3D列印或CNC銑削等技術(shù)適用於具有傾斜角度的模板製造。然而，在使用雷射切割等製造方法時，是無法使用傾斜角度的。在這些情況下，你可以添加“階梯”，由多個小步階構(gòu)成的斜面，而不是單個大的立體牆。

雷射切割模板用於補(bǔ)償缺乏傾斜角度的階梯示意

寬度>高度

寬的部分比高的部分更容易成型，所以在設(shè)計模型時寬度一定要大於高度，或使用輕微的傾斜角度來進(jìn)行補(bǔ)償。

熱成型模板設(shè)計：寬度與高度

熱成型模板設(shè)計：寬度與高度

通風(fēng)孔

一些模板設(shè)計在成型過程中生成氣袋的凹陷。通過在這些凹陷處添加通風(fēng)孔，空氣可以在成型過程中排出，從而熱壓出更多細(xì)節(jié)的部分。

通風(fēng)孔越多，熱成型模板可以創(chuàng)建具有更高程度細(xì)節(jié)的部件或模具，並防止氣泡形成，

最終質(zhì)量就越高。如果你重視模型必須產(chǎn)出精緻的表面文字、紋路細(xì)節(jié)，這個步驟絕對不能省略

熱成型模板設(shè)計：使用通風(fēng)孔捕捉細(xì)節(jié)

建議使用「錐形通風(fēng)孔」
通風(fēng)孔多寡取決於模板設(shè)計，並放在部分凹陷的邊緣和角落附近。

大小也要適中，直徑不超過0.5mm，以便在最終部分上不容易注意到；如果通風(fēng)孔過大，並且使用的片材薄，則在成型過程中可能會彈開片材，導(dǎo)致成型失敗。

熱成型模板設(shè)計：使用通風(fēng)孔防止氣泡

以下是一些通風(fēng)孔尺寸和形狀的技術(shù)建議：

SLA 3D列印：0.5mm直徑的錐形通風(fēng)孔。

FDM 3D列印：0.5mm直徑的錐形通風(fēng)孔。可能需要比0.5mm大的列印分辨率。

SLS 3D列印：對於特定多孔材料，如: 尼龍、某些聚氨酯板材，由於模板多孔性，不需要通風(fēng)孔。

熱成形模板上的錐形通風(fēng)孔
熱成形模板上的錐形通風(fēng)孔

通風(fēng)孔尺寸和形狀在使用SLA 3D列印和FDM 3D列印時是重要考慮因素，因為樹脂可以容易地被困住，或者填充物可以積累在小通風(fēng)孔內(nèi)，導(dǎo)致列印問題。

在汽車零部件模板上的通風(fēng)孔位置

凹陷深度

當(dāng)將塑膠片成型成三維形狀時，其表面積會增加並變薄。而不同形狀和特徵的模板會有不同的片材比例。例如 : 如果一個模板將塑膠片的表面積加倍，則其平均厚度將減少一半，所以部分最終厚度通常不一致。

如果你的模板具有凹陷，那麼請確保凹陷的深度不超過其表面開口寬度的三分之二。如果更大最終部分表面變薄的風(fēng)險大大增加。

熱成型模板設(shè)計：凹陷深度

避免銳角

熱成型並不適用於具有銳利角（小於90°）的模板。除了最小的傾斜角度，銳利的垂直角更容易導(dǎo)致塑膠片在成型過程中出現(xiàn)網(wǎng)狀撕裂。為了避免這種情況並提高部分質(zhì)量，請確保模板的所有角落和邊緣都是圓的。

熱成型模板設(shè)計：銳利角

圓化角落

在熱成型過程中，加熱的片材會逐漸適應(yīng)模板並因冷卻而固定在位。當(dāng)材料接近角落時，它變薄。

為確保一致的部分厚度並提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，請將角落和邊緣圓滿。角半徑有助於材料的一致流動。

銳角和圓角上的材料厚度比較

表面紋理

即使列印出來的零件上面紋理不明顯，熱成型的部分也會複製零件上的表面紋理，因此在設(shè)計時應(yīng)牢記這一點(diǎn)。如果需要一個光滑表面效果，零件可能需要先進(jìn)行處理。

使用SLA 3D列印模板時生成的表面紋理

所需的後處理量將根據(jù)用於創(chuàng)建模板的技術(shù)而有所不同。例如 : 使用FDM 3D列印時，通常會比使用SLA 3D列印的模板壓出更多的層線。

使用Mayku Multiplier可以製造具有最小分辨率為一微米的部分，
在這些情況下，即使是使用SLA 3D列印創(chuàng)建的，這時只需要輕輕打磨最終部分以達(dá)到所需的表面處理。

使用FDM 3D列印模板時生成的表面紋理

在使用FDM 3D列印熱成型模板時生成的表面紋理

多個模板間隔距離

將多個模板或放得太靠近可能會導(dǎo)致熱成型過程中出現(xiàn)網(wǎng)狀。為了避免這種情況，必須讓間隔空間大於最高模板的高度。

熱成型模板放置在成型區(qū)域和建議距離上

此規(guī)則主要適用於公模具，其中網(wǎng)狀對最終部分產(chǎn)生負(fù)面影響。然而，對於母模板的影響較小，因為網(wǎng)狀不會影響最終部分，最終部分位於內(nèi)部。在下圖中，你可以看到形成的部分在左側(cè)出現(xiàn)了一些網(wǎng)狀，但這不會影響內(nèi)部的最終部分。

在Mayku Multiplier上形成的塑膠片，在左側(cè)出現(xiàn)網(wǎng)狀

公模板&母模板

壓力成型使用公或母模板取決於正在形成的部分。與工具表面接觸的材料一面的尺寸最一致。為確保精確的契合，就由材料面與模板接觸的一面來定義。

在下面的示例中，綠色表示片材與模板接觸的一面具有高度細(xì)節(jié)。

公模板（左）和母模板（右）