前言

為什麼會這樣？
無論是列印義肢，還是想現場製造橋樑的一部分，或者 列印汽車零部件。存在的重大挑戰是增材製造過程中的 可靠性和可預測性，這些障礙也給產品的品質認證帶來 制約，並限制了3D列印擴展到更廣闊的工業領域。所 以，對於企業來說買了昂貴的設備只是第一步，還需磨
練內功駕馭從材料到建模以及加工製程，其中“如何通 過仿真模擬來獲得可靠的設計？”，“仿真模擬如何增 強增材製造設計的穩定性？我們能不能第一次就列印出 想要的產品？”是企業需要面臨的一大挑戰。獲得所需 的金屬增材製造部件通常需要多次列印測試，既昂貴又 費時。零件越大越難列印。究其原因，不是印表機的品 質問題，而是金屬列印工藝的複雜程度和多方面因素影響。

3DXpert可以幫您實現
• 儘量減少構建嘗試的次數
• 預防印表機損壞的風險
• 在同一個環境中設計&驗證構建
• 縮短設計和模擬反覆運算的時間

在3D列印中，模擬在不同的環節都可以發生作用： 生成功能性產品的設計，生成晶格結構，校準材料， 優化生產工藝，以及優化關鍵部位的性能表現。
增材製造的優勢是獨一無二的，從説明設計人員打破 傳統製造約束的限制，激發設計師的的設計水準到新 的高度。這些都以滿足工程要求的性能為目標，而不 需要犧牲零件的強度或性能。輕量化就是一個很好的 例子。增材製造還提供了創建極其複雜的內部晶格結 構的能力，這是完全不可能通過傳統的製造技術來獲 得。輕量化使得額外的零件重量減少，通過拓撲優化 的晶格，不但在晶格大小方面可以實現豐富的漸變風 格以滿足不同區域的材料分配要求，還可以實現不同 區域不同形狀的晶格結構，以實現對應的力學要求。 某種意義上，小編看來材料變得“可程式設計”。

3D列印成品
“可程式設計”的材料，以金屬合金為例，高強度的 雷射被應用到粉末床上，沿著電腦輔助設計的軟體模 型引導的路徑來層層熔化金屬。融化的金屬粉末冷卻 凝固又與新一層冷卻凝固的金屬結合在一起，這其中 的相變，冷卻率，列印速度等機械加工參數都引導冶 金和微觀結構的變化。這些增材製造出來的零件，比 傳統的製造方法如鑄造的力學性能強。然而，這與多 尺度、多物理性質的製造工藝有關。通過模擬軟體，可以實現金屬微觀力學行為的物理特徵呈現，使得對 設計的模型在增材製造過程中將要發生的微觀變化實 現更好的控制。
除了材料的特性化，增材製造工藝本身可有潛在的設 計與製造不相符的風險。在設計的部分中，不考慮無 應力或扭曲的發生，並以標準材料定義的方式分配而 不考慮合金的金屬加工屬性。然而，在增材製造過程 中，是個熱傳導的過程，殘餘應力的產生，發生扭曲， 以及材料的變化在過程中都會發生。

位移分析
這時候你就需要一個強大的工具來研究工藝參數如影 響沉積的路徑，構建方向和熱強度。通過軟體來研究 如何優化殘餘應力，降低部分扭曲和改變材料的熱 加工行為，使得材料滿足零件的靜載荷、動載荷、 振動性能。3DXpert構建模擬和分析工具作為設計環 境的組成部分，使用戶在發送列印任務之前快速、精 准地發現並修復增材製造問題。3DXpert構建模擬是 3DXpert軟體的一部分，一站式軟體解決方案簡化了 從設計到最終部件的整個金屬增材製造工作流程。
最後，你還需要考慮在零件的疲勞壽命，有限元模擬 為增材製造的部件材料的疲勞壽命提供評估，使得從 設計階段開啟零件的完整生命週期的有效把控。很多人把有限元分析與模擬等同起來，其實，有限元分析 是一般模擬軟體使用的方法，有限元分析軟體是對結 構力學分析迅速發展起來的一種現代計算方法軟體。

而金屬增材製造設計過程中對力學性能的模擬與優化 直接成為設計的成功與否的關鍵因素。作為3DXpert 軟體解決方案的一部分，3DXpert構建模擬是設計環 境的組成部分。説明您根據模擬結構輕鬆修改和修復 設計，無需在多個軟體之間來回切換。之後您可以再 次運行模擬功能，驗證變更，保存分析結果到設計檔 中。

重新鋪粉干涉分析
逐層模擬結果立即回饋給您。檢測到問題後，您可 以立刻修復它，無需等待整個模擬結束，從而縮短 反覆運算時間。模擬計算需要極大的計算能力，因此 3DXpert構建模擬允許您轉移這些計算到一台專用電 腦進行，此電腦可與辦公室其他3DXpert用戶共用使 用。您可以繼續工作，模擬繼續運行，每層的模擬結 果可以馬上發送給您。
3DXpert構建模擬是3DXpert工作流的一個關鍵因 素，是您成功列印的保障，省去耗時和高成本的反覆 運算。在3D科學谷看來，軟體的應用將是3D列印的終極PK，科技大學在設置3D列印專業的時候， 亦需要考慮軟體領域的課程內容配置以及學分比重。
包括3D的設備廠商，軟體將充分挖掘設備的潛力， 設備廠商將轉型為基於軟體的行業方案解決商。讓我 們共同期待，國家支援增材製造行業不要升級當前的 3D列印浮躁風氣，國家不僅關注硬體的硬實力，還 關注軟實力。
賴齊宏－冠齊科技有限公司 總經理

專長：3到5軸NC程式設計與培訓
塑膠模具CAD、CAM、PLM、 ERP、MES 超過25年模具製造經驗

聯絡方式
郵箱：3dscimatron@gmail.com 網址：www.cimatron.co ■

這篇文章 3D金屬列印模擬的終極PK 最早出現於 CAE模具成型技術雜誌。

3D Systems：
新一代金屬添加製造平台 作為3D打印行業的領導者，3DSystems推出了一系 列直接金屬打印（DMP）3D打印機，提供從入門級 到全面的工廠解決方案。其中，入門級金屬打印機 ProXDMP100 具有 100x100x100 毫米的構建體積以 及手動材料裝載，系統支持17-4PH不銹鋼和鈷鉻。 該打印機還具有專有的粉末沉積系統，可以在不支 持的情況下構建低至20度的角度。 2017年11月， 3DSystems宣布推出新一代金屬添加劑製造生產平台 DMP8500，該平台可以輕鬆地將生產無縫集成到工 廠。 DMP8500工廠解決方案的特點是一個有效的和 完全集成的工作流，具有較低的總成本和較高經營高 品質。 DMP8500可以構建500x500x500毫米體積，能用於航空航天、工業和汽車行業的部件成型製造。 DMP8500 工廠解決方案集成 3dxpert 軟件，可以有 效地優化功能部件和直接生產金屬零件。這種模塊化 設計的金屬解決方案可以減少設備資本和確保最大限 度的利用資源進行規模生產。

3DEO：
智能分層將成本降到最低 3DEO是位於洛杉磯的一家初創公司，其願景是提供 低成本、大批量、高質量的金屬部件生產和服務，公 司致力於降低金屬3D打印的單件成本，並推出了智 能分層技術專利，能夠製造滿足MPIF標準35的高質 量要求，並能降低零件打印高達80%的成本。業內認 為導致金屬打印不被採用的最大障礙是成本，3DEO 獨特的工藝過程將有助於降低3D打印成本，使大規 模生產成為可能。到目前為止，公司已在洛杉磯開設 了一個13000平方英尺的工廠，在那裡他們有不少於 三台機器在線生產。 3DEO公司目前主要使用不銹鋼 粉末，但公司正在開發與其他金屬包括鉻鎳鐵合金、 鎳合金、鈷鉻合金、鈦合金、軟磁合金、鎢合金以及 青銅、銅和黃銅等打印技術。

Arcam：
真空電子束熔化技術 大多數金屬3D打印機使用激光作為能量來源，但 Arcam卻使用強大的電子束在真空下熔化金屬粉末 （EBM），從而逐層構建強大的金屬部件，如髖關節 植入物和噴氣發動機渦輪葉片。 EBM工藝發生在真
空和高溫環境下，這將會導致釋放部件的材料性能， 並且與鍛造材料相當。 Arcam是一家瑞典公司，提 供一系列針對行業特定需求的3D打印機，包括醫療 和航空航天。例如，ArcamQ10Plus 和 Q20Plus 是 分別針對骨科植入物和航空零部件製造的兩款產品。 A2X是Arcam推出的高端金屬打印機，設計用於鈦 合金打印，可以提供高達3000瓦的光束功率，同時 保持掃描速度，允許多點熔化。目標是生產功能性航 空航天部件以及在大學進行材料研究輔助。通用電氣 在 2016 年收購了 Arcam95% 的股權，上個月 GE 計 劃收購 ARCAM 最後 5% 股權。此外，Arcam 計劃在 瑞典擴大增材製造的規模，預計建成後生產規模將達 到現在的三倍。

Sodick：
3D打印與CNC的整合方案 OPM作為金屬3D打印的先驅者從金屬3D打印技術 的世界初始階段開始參與，如今發展成為金屬3D打 印綜合服務的高科技公司從2003年的基礎技術強化 事業，與松下集團一起經過3年的研發將金屬3D打 印的基礎技術提升到一個新的高度。 2006年開始作 為地區新興產業，用2年的時間實現了事業上的運用。 從創始開始著眼點不僅是技術的研究和開發，在實 際模俱生產運用方面發揮我們研發的技術是他們的 目標。為了達到目標，長期以來通過大量試驗達到客 戶需求。因此，在實際模具運用方面，OPM積累了 很豐富的設計、生產數據，並使之標準化。同時與Sodick的結合也將進一步加速3D打印的全方位解決 能力其特點是可以邊打印邊切削，其表面可達A2的 表面效果；所以可以對特別小的水路面進行光滑處理； 同時擁有CNC加工定位，也讓其可以使用傳統打印 與3D打印結合進行稼接打印，大大節省打印時間及 費用，讓模具應用更為廣泛。

Desktop Metalis：
綁定金屬沉積成型 DesktopMetalis 公司的 Studio 桌面金屬打印機專門 針對工程師和設計師，工程師無需外包即可快速製作 金屬部件原型，該系統可以打印96-99％密度的部件。 DesktopMetalis 旨在創建金屬 3D 打印系統，不僅用 於大規模生產，還用於辦公環境。 Studio打印機不是 使用激光熔化金屬粉末，而是採用綁定金屬沉積的過 程類似於熔絲製造（FDM）打印機的工作方式。
公司表示，這種方法提供了更多的安全性，並實現了 新功能，例如使用閉孔填充材料以實現輕質強度。該 系統還包括一個通過溶解主粘合劑來製備用於燒結的 綠色部件。從FDM印刷的角度來看，該系統通過專 門配製的綁定金屬加熱和擠出和逐層成型，然後再打 磨以進行光整加工。此外，該系統的熔爐能夠在辦公 環境中提供工業強度的燒結。 Studio系統可以處理多 種合金，包括 17-4PH 不銹鋼、AISI4140 鋼、316L 不 銹鋼、銅、鉻鎳鐵合金625和H13鋼材等。

EOS：
高質量激光打印技術 為作德國工業級金屬3D打印機供應商，EOS提供一 系列金屬打印機，包括入門級產品EOSM100。其中， EOS 的旗艦金屬打印機與 Stratasys 提供的 DMLS 打 印機類似，EOSM290 的打印體積為 250x250x325毫 米，並使用 400 瓦光纖激光打印零件。 EOSM100 與 EOSM290的打印質量相當，入門級打印機採用功率 更低的200瓦光纖激光器。這些打印機還具有一套監 控軟件EOSTATE，用於對整個系統、激光、粉末、熔 池和曝光過程進行實時質量監控。該公司還為其金屬 打印機提供了一個材料庫，包括鋁、鈷鉻合金、馬氏 體時效鋼、鎳合金、不銹鋼和鈦。 blob.png圖片來 源EOS據報導，EOS已擴大其德國工廠的生產能力， 新建9000平方米的工廠能夠每年製造約1000台設 備。材料、過程和系統是重中之重，特別是在高質量 標準，如航空航天、醫療技術市場或汽車行業，製造 商依賴於有驗證的系統和方法。基於這一認識，EOS 為其客戶提供充分的技術支持，這有助於縮短製造時 間和加快產品上市。

Markforged：
ADAM逐層打印金屬部件 Markforged是來自拉斯維加斯的3D打印機製造商， 其產品包括有最新發布的MetalX金屬3D打印機系 列。 MetalX 採用新的 AtomicDiffusionAdditiveMan ufacturing（ADAM）打印方法，可以將包含在塑料 粘合劑中的金屬粉末逐層打印金屬部件，打印後塑 料粘合劑被移除，零件可以被燒結成通常的工程金 屬。根據Markforged的描述，這種一次性燒結整個 部件的工藝可以讓金屬晶體通過粘合層生長，從而 有效地消除了其他3D打印工藝所導致的層間強度低 的問題。 ADAM打印機可以打印超出其他金屬3D 打印方法的幾何形狀，MetalX打印機的構建體積為 250x220x200毫米，並提供過程激光檢測，集成金屬材料處理系統以及可通過雲端進行遠程訪問。打印 機可打印 17-4 和 30 不銹鋼。 Markforged 公司目前 還向其客戶提供金屬測試服務，將MetalX的材料選 擇延伸至包括鋼、鋁和鈦等。 Markforged已獲得來 自西門子旗下風險投資公司next47的3000萬美元 C系列融資、以及微軟、保時捷的參與投資。總的來 說，該創業公司迄今已籌集了5700萬美元。此外， Markforged 已經與空中巴士合作，在2020年之前共 同推出小型飛機到中型客機的混合動力推進系統。

雷尼紹(Renishaw)：
金屬粉末床聚變技術 雷尼紹總部位於英國，是世界領先的工程技術公司， 致力於採用金屬粉末床聚變技術構建組件的3D打 印系統，提供的產品用於噴氣發動機和風機製造， 還對牙科和腦部手術提供有力支持。 RenAM500M 打印機是一款激光粉末熔合添加劑製造系統，直接 應用於工廠車間的金屬打印製造。它的建造體積為 250×250×350毫米，並具有自動粉末和廢物處理系 統。該公司還提供一系列用於3D打印的金屬粉末， 包括鈦、鋁合金、鈷鉻、不銹鋼和鎳合金等。公司作 為美國測試與材料協會（ASTM）國際協會的一部分， 還負責為增材製造新金屬合金粉末開發參數和標準。 現在，雷尼紹的技術是用來幫助hieta從原型階段的 商業生產3D打印金屬換熱器。熱交換產品通常由已 焊接在一起的薄片材料製成，由於設計複雜，生產難 度大且耗時，而3D打印的方式很好的解決了這個難題。

Stratasys：
高功率激光打印技術 Stratasys公司一直是增材製造領域的一個重要品牌， 並且最近在其產品組合中增加了金屬印刷功能。公司 現在提供直接金屬激光燒結（DMLS），一種直接金 屬激光熔化（DMLM）或激光粉末熔合（LPBF）技
術，Stratasys表示可以精確地創建具有復雜幾何形狀 的零件，這是傳統製造方法不能達到的。 Stratasys 還聲稱DMLS零件比鑄造金屬零件更堅固和更密集。 DMLS使用高功率激光器對金屬粉末和合金進行微焊 接，以形成功能齊全的金屬部件。目前，DMLS可以 與鋁、不銹鋼鈦和合金配合使用。公司表示DMLS金 屬3D打印非常適合打印複雜的油氣結構，定制醫療 器具、合併航空零件和高難度的功能原型。公司與新 加坡航空航天公司SIA工程（SIAEC）合作建成了服 務商用航空部件的3D打印中心，新工廠由Stratasys 和SIAEC共同運營，主要為航空公司提供維護、修理 和檢修飛機服務。此外公司最近推出了VeroDraft和 FullCure700 兩款高性比新材料，可降低 50% 的 3D 打印成本。

Sciaky：
世界上最大的金屬3D打印 總部位於芝加哥的Sciaky公司擁有電子束增材製造 （EBAM）300系列打印機，並號稱是世界上最大的 金屬零件3D打印設備，其最大工作範圍為19x4x4x8 英尺。 EBAM300 的沉積速率為每小時 7-20 磅。據 該公司介紹，該打印機能夠在48小時內生產出10 英尺長的鈦飛機結構。 EBAM的工作原理是將金屬 粉末放入真空中並用電子束加熱，根據Sciaky的描 述，EBAM提供了高精度的部件幾何形狀控制功能， 並能顯著減少材料的浪費。 EBAM300主要用於航空 航天、國防、能源和金屬行業的大規模打印，可用 來創建、增強和修復終端設備。 blob.png圖片來源 SciakySciaky的增材製造技術被洛克希德馬丁空間系 統用來製造航空零部件和修理坦克，EBAM300可與 一系列合金（包括鈦、鉭、鉻鎳鐵合金和鈮）配合使 用。 EBAM系統還包括雙線選項，使製造商能夠在相 同的打印作業中合併兩種不同的金屬合金。■

這篇文章 綜觀全球最值得期待的十大金屬3D打印公司 最早出現於 CAE模具成型技術雜誌。

單位研究內容介紹

東莞理工學院東莞市3D打印技術重點實驗室致力於齒 科3D打印的研究，自主研發了兩款DLP面成型3D打 印機。一款名為“莞工一號”，可打印各類光敏樹脂， 如陶瓷牙科材料、鑄造材料、柔性材料等不同類型； 一款名為“莞工二號”，專應用於生物陶瓷，可打印氧 化鋁、氧化鋯、羥基磷灰石等材料。除了設備開發，本 單位還研製功能型生物相容性口腔材料，並提出了多種 3D打印技術應用解決方案，重點服務於牙科行業。

一、應用型DLP面成型3D打印機
莞工一號（首圖左） 東莞理工學院推出的全新DLP技術3D打印機，定位 口腔醫學、珠寶設計等高精度打印需求行業。配置進口 專業級光學引擎，超長使用壽命，快速成型，打印速度 是市面上打印機的一倍。擁有多項精密技術保證打印精 度。莞工一號支持市面上出售的405波長的光敏樹脂， 使用者只要按照步驟簡單調節就可達到想要的精度。

配備多種算法調節畸變：
1.光強控制系統：獨特的光強控制系統，通過算法持續 反饋調節，保證輸出光強持續穩定，使打印更精細、打 印效果更完美、運行穩定性更強。
2.光輻照度均勻化控制：光學引擎經過嚴格的光輻照均 勻化矯正，確保每個成型區域光強都處於±5個級別的 誤差範圍內，最大限度的使成型區域的光強均勻。
3.灰度補償功能：控制軟件配備了灰度補償功能，使用 灰度補償算法，補償投影的細微鋸齒，使鋸齒在原來的 基礎上細化10倍，大幅度減少模型邊緣“梯田”狀，使 成型表面更細膩。
4.畸變矯正算法：控制軟件配備畸變矯正算法，包含枕 形矯正、桶形矯正等多種畸變矯正，糾正形狀畸變，使 成型精度更高。
莞工二號（首圖右） 東莞理工學院針對陶瓷漿料的特性推出的全新DLP技術 陶瓷3D打印機，定位口腔醫學、航空器件等特殊材質打印需求行業。根據陶瓷漿料密度大，易沉澱等特性， 從機械方面突破這些難關，實現陶瓷漿料打印。內置 刮刀、循環攪拌系統等多種功能實現陶瓷打印。

陶瓷打印優化功能：
1.刮刀及循環攪拌系統 為防止陶瓷漿料中的陶瓷顆粒沉澱，特意添加刮刀， 每層打印過程刮刀通過吸收材料入循環系統到攪拌裝 置中攪拌，同時送回攪拌過的材料，使陶瓷顆粒處於 運動狀態，保證材料均勻性，從而確保模型精度，及 模型各部分性能。
2.高精度導軌 高精度Z軸導軌實現精細層厚控制，獨特定制10μm -150μm的控制，根據材料特性，定制打印層厚，實 現材料最佳打印效果。
3.專業化成型平台 平台使用特殊工藝處理使成型樣件緊密貼合平台，極 大減少陶瓷打印中的掉版現象。
4.緩衝剝離料槽料槽透光面使用特殊材料製作，具有緩衝作用，削弱 成型樣件剝離時離型力的作用效果，使成型樣件剝離 更加輕鬆，實現‘0’損失剝離。

二、功能型生物相容性口腔材料
研製功能型生物相容性口腔材料，使材料具備抗菌性 能的同時，對人體細胞無傷害效果，改善口腔環境。 其中利用納米Ag等的納米材料的殺菌效果，製作成 材料中的抗菌成分，保障了口腔細胞安全。
三、DLP面成型3D打印應用解決方案 本單位針對口腔行業數字化發展需求，致力於牙科 3D打印解決方案的研究。數字化牙科解決方案：1.個 性化義齒解決方案；2.隱形正畸解決方案；3.術前準 備解決方案；4.個性化口腔修復體解決方案；5.個性 化口腔醫療器械解決方案。
製作樣品展示 (請參考下方四張圖)■

這篇文章 DLP面成型—齒科3D打印設備研製及應用 最早出現於 CAE模具成型技術雜誌。

案例分享
本次透過名片盒案例（圖1）來解析異型水路設計優 化，該產品原始水路設計為兩隻並聯式的水路，透過 Moldex3D進行冷卻分析，
利用3D計算流體力學計算 水路中的冷卻水流動形為，判斷水路設計是否合理。
通過冷卻溫度結果（上方首圖）可以發現產品中間結構 （槽）溫度最高達到105℃，而產品其他結構溫度只有 60～70℃，
且溫度分佈不均勻。所以在此基礎上我們 對水路設計進行優化（圖2），為了使產品冷卻更均勻 以及有效改善積熱，
我們將原有的並聯式水路改為覆蓋 式水路，並且在中間積熱區域導入異型水路。

通過冷卻溫度結果（圖3，4）可以發現在異型水路設 計方案中，產品表面溫度主要分佈在58～65℃，且 冷卻溫度分佈更加均勻。
在此基礎上我們再去對比兩 種設計所需的冷卻時間以及產品最終的翹曲變形。

通過對比冷卻時間分佈（圖5，6），可以得出原始水 路方案產品頂出時所需冷卻時間約為16s，異型水路方案產品頂出時所需冷卻時間約為11s，
冷卻時間縮 短了30 %；對比兩種方案最終產品的變形量（圖7）， 可以看到異型水路方案最終產品的變形相對於原始方 案有明顯改善。

實際產品比對(圖8.9.10)
通過實際產品對比可發現，採用異型水路射出出來的 產品變形更小，
且中間結構收縮較小；而採用原始方 案射出出來的產品變形更大，且中間結構有較大收 縮。

總結
“客戶的要求越來越高，產品交期越來越短，工廠也 需要更多的利潤來運營”，所以利用3d打印等方式 加工的異型水路很符合目前發展的趨勢，而且採用異 型水路的模具最終零件強度，硬度還有拋光後的表面 光潔度都能滿足客戶的需求，
所以異型水路的導入是 目前以及未來的必然趨勢。
總體來講，傳統加工方法會受到模具以及產品設計等 諸多限制，而異型水路可以突破這些限制來完善最終 的設計。利用Moldex3D進行異型水路3D分析，
可以發現傳統水路存在哪些問題並導入最合適的異型水 路方案，以快速改善設計，優化產品翹曲及縮短成型 週期，可以根據客戶的需求和問題迅速提供相應的解決方案。

這篇文章 異型水路設計優化案例分享 最早出現於 CAE模具成型技術雜誌。

美國Bastech公司在射出製模過程中採用3D Systems 公司端到端的解決方案進行隨形冷卻，縮短了射出時 間，同時使模溫保持恆定;設計及生產時間的縮短產生 了較大的效益。
自射出模發展之初，如何使模具在生產過程中保持恆溫 就一直是擺在人們面前的一大難題。為保持恆溫環境， 製造商們先後使用了隔水片、點膠口、熱流道等，甚至 使用多板結構來增加複雜的鑽孔。在過去的十餘年間， 隨形冷卻–設計出與部件輪廓一致的冷卻通道一直被認 為是控制射出恆溫環境的解決方案。然而隨形冷卻增加 了模具製造的設計難度及製造複雜度，使得大部分工廠 都對其望而卻步。

絕對可靠的辦法
Bastech是一家位於俄亥俄州的公司，專為增材製造服 務業及設備銷售業提供一站式解決方案。 Bastech一 直在努力尋找保持恆溫的辦法，並相信已經找到了更
簡單、更高效、更經濟的解決方案。 Bastech公司是 3D Systems公司的授權金牌合作夥伴，其研究工作得 到了3D Systems 公司的大力幫助，3D Systems 為其 提供了最新的3D打印技術和專業知識。
Bastech公司在這一方面的研究取得了突破性進展， 這一點在最近兩次測試的記錄中得到了體現。基於 3D Systems 公司的 Cimatron 模具製造軟件及其 ProX® 200 金屬打印機。通过运用 3D Systems 合作
夥伴–Moldex3D的軟件進行隨形冷卻仿真設計，並 使用3D Systems公司的Geomagic® Control軟件對 DMP金屬打印部件進行檢驗。採用Cimatron的模 具設計製造出的複雜隨形冷卻水道減少了14%的射出 時間以及16%的總成本。該製造工藝是一種端對端的 製造解決方案，將虛擬的數字世界和現實的物質世界 完美地集成在一起，這些都是通過3D Systems公司 的產品才得以實現。
“軟件強大的設計功能充分發揮了3D打印性能，打 印出表面光滑、無需太多後續處理的高密度金屬部 件，為製造定製冷卻道的模具提供了絕對可靠的解決 方案。” Bastech公司首席執行官Ben Staub如是說。

自動化設計及分析
Bastech公司的第一次測試是對兩個體積、尺寸和設 計結構極其相似的零件進行比較。其中一個部件有 3D打印的隨形冷卻道型芯，而另一個部件則是標準 的螺旋隔水片結構，採用傳統方法製造而成。隨形冷 卻設計使用了Cimatron軟件。
Cimatron 是一款專業的 CAD/CAM 軟件，該軟件涵 蓋了模具製造的整個週期–從報價到設計，工程變 更，以及NC和EDM編程。 Cimatron的最新版本包含了冷卻設計和分析功能，這兩種功能既支持傳統鑽 孔冷卻水道，又支持3D打印技術製造出的隨形冷卻 水道。
通過集成的Moldex3D，Cimatron公司的射出模設計 師可以對射出過程進行自動化分析以優化冷卻水道的 佈局。 Staub 說，Cimatron 和 Moldex3D 的完美集 成締造出專業級軟件，可幫助經驗不太豐富的工程師 創造出更好的設計。當前對經驗豐富的工匠出現了求 大於供的情況，因此這一款軟件出現得太合時宜了。 Bastech 公司的工程經理斯 Scott Young 補充道，3D 打印設計需要對結構支撐設計有所了解，以創造出最 符合客戶需求的設計方案，並降低材料成本，減少打 印時間。這一專業知識已被構建在Cimatron軟件中， 我們的設計師不必再在CAD軟件包中不停瀏覽尋找 複雜的內部水道，只需專心考慮自己的設計方案就可以了。

大幅節省時間和縮短交付週期
錐形螺旋是Bastech公司的第一個基準測試對象，該 錐形螺旋位於空間錐面內部，主要用於工業裝配。 通過旋轉淚滴狀結構使螺旋的一端與其核心外表面 平行，並與其保持恆定距離，從而製造出隨形冷卻水 道。通過使橫截面沿著錐形螺旋轉動，Baste成公司
可設計出這一複雜幾何結構，而ProX DMP 200打印 機可使該結構一次成型。對3D打印模具進行設計花 了兩天時間，將設計方案在ProX DMP 200打印機上 打印出來花了三天時間。為最大限度地提高生產率， Bastech 公司將模具的 3D 打印與 Bastech 公司其他 工程所需部件進行了充分的結合。利用3D Systems 公司的光固化成型技術並使用馬氏體時效鋼在ProX® DMP 200打印機上打印出的帶有隨形冷卻水道的模 芯嵌件。
ProX DMP 200打印機是一種能夠替代傳統製造工藝 的成本合理的選擇，它可以減少浪費，加快製造速度， 縮短準備時間，可製造出緻密金屬部件，而且能打印 複雜的組件。斯托布說，它是一種可以提高我們鑄造 能力的工具。它賦予我們更高的周轉加工能力，並可 以解決工廠中遇到的瓶頸難題。使用ProX DMP 200 之後，直接省去了EDM和鑽孔工序，每個模具製造 可節省30到40小時的時間，而且大大減少了CNC 和拋光作業量。
逆流式螺旋芯採用Cimatron軟件進行設計和分析， 利用ProX DMP 200打印機進行3D打印，可節省40多個小時的編程和加工時間。楊說，將所有的成本都 算在內，3D打印的螺旋芯比傳統方法製造的螺旋芯 可淨節省$1,765 (18%)美元。更重要的是，在運行過 程中隨形冷卻模具可保持更低的溫度，並可節省22% 的循環時間。
斯托布說，在射出製模中，循環時間處於最重要的地 位，位居第二的是穩定控制溫度的能力。 楊說，溫度控制得越穩定，鑄造的部件質量就越有保 證。沒有了溫度變化引起的變形，縮短了循環時間縮 短，使得模具的性能得到了巨大改善。

隨形冷卻的成本節約
在第二次基準測試中，Bastech公司設計了一個由完 整芯、腔和斜面構成的模具組合，並進行3D打印。 在這次測試中，
我們的目標是使傳統設計模具與隨形 設計模具保持一樣的溫度，看一下它是如何影響冷卻 效果和循環時間的。
結果顯示，在隨形冷卻設計過程 中，大大減少了編程、加工及拋光時間，同時完全省 去了EDM工序。 Cimatron軟件使隨形冷卻模具的設計時間從30小時縮短到了短短的7個小時，
3D打印 模具可節省16%的成本，約為$2,505美元。傳統模具的冷卻時間為10.5秒，而隨形模具的冷卻時間僅為 7.5秒，循環時間縮短了14%。

重大的底線效應
楊說，即使在傳統冷卻設計與隨形冷卻模具設計溫度 保持一致的情況下，隨形冷卻設計可使更多液體流經 更大面積的表面，因此可以更有效地對模具進行冷 卻。楊說，一直以來人們都在尋求更好的冷卻技術，
現在我們有軟件可以幫助模具製造者更好地佈局型 腔、型芯和鑲件的位置，然後用直接金屬打印技術將 設計圖打印出來。
斯托布說，傳統冷卻技術對射出製模沒有什麼更好的 解決辦法。你只能在某幾個位置鑽孔，而不能像3D 打印的隨形冷卻水道那樣，可到處鑽孔。在隨性冷卻 設計中我們終於不再需要作出妥協了。
Bastech公司得到俄亥俄州和戴頓大學研究院資助購 買了ProX 200 DMP打印機，因此該公司的任務之一 就是與工業界分享成果。斯托布希望Bastech公司的 基準測試可以向各種規模的工廠說明有絕對可靠的、 端對端的解決方案可以實現隨形冷卻。他說，很多工 具製造商都將採用3D技術來改善自身的運營。我們 願意向其他工廠分享我們的成功，並讓他們知道3D 技術不僅能為他們帶來成功，而且這種成功會對他們 產生極大的影響。

這篇文章 3D Systems軟硬件結合隨形冷卻技術 迎來黃金發展期 最早出現於 CAE模具成型技術雜誌。