研究目的
评估增材制造的聚合物光固化模具镶件在不同注塑工艺条件下的工具寿命和性能，并建立热力学模型以分析失效原因并预测变形。
研究成果
该研究成功评估了增材制造刀片在注塑模具中的使用寿命，确定模具温度是影响裂纹扩展的最关键因素。所开发的热力学模型能准确预测失效位置和变形情况，为优化软模工艺提供了依据。较高的初始刀片温度会因屈服强度降低和热应力升高而增加失效风险。
研究不足
该研究仅限于特定的光聚合物材料和IM条件；结果可能无法推广到其他材料或工艺。数值模型假设了简化的热性能，且未考虑所有现实变化因素，例如多次循环下的材料降解。
1：实验设计与方法选择：
采用具有2水平部分因子设计的实验设计（DOE）方法，研究注塑参数对嵌件性能的影响。在COMSOL Multiphysics中开发了包含相变的流固耦合有限元模型，用于模拟热力行为。
2：样本选择与数据来源：
模具嵌件采用数字光处理（DLP）增材制造技术，使用甲基丙烯酸酯光敏树脂材料制备。注塑成型采用ABS Terluran GP-35聚合物。
3：实验设备与材料清单：
设备包括高精度工业3D打印系统、Arburg Allrounder 370A 600-70 Alldrive注塑机、Olympus Lext OLS 4100激光扫描数字显微镜及SPIP?数据分析软件。材料包含用于嵌件的光敏树脂和用于成型的ABS。
4：实验流程与操作步骤：
设计并打印嵌件后集成至模具。根据DOE方案调整注塑参数（熔体温度、注射速度、模具温度、冷却时间），进行短射测试和保压压力优化。持续注塑直至嵌件失效，通过光学计量分析制件裂纹扩展和特征复现情况。
5：数据分析方法：
采用SPIP?软件处理光学测量数据。DOE分析包含主效应图和交互作用图以确定显著因素。COMSOL数值模拟提供温度分布、凝固模式及应力分析。
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获取完整内容-
Laser scanning digital microscope
Olympus Lext OLS 4100
Olympus
Measurement of IM part features using optical metrology
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Software
SPIP?
Image Metrology
Image processing and data analysis for measurements
-
FE software
COMSOL Multiphysics
COMSOL
Numerical modelling and simulation of thermo-mechanical behavior
-
3D-printing system
Not specified
Not specified
Fabrication of mould inserts using digital light processing (DLP) technology
-
Injection moulding machine
Arburg Allrounder 370A 600-70 Alldrive
Arburg
Performing injection moulding with adjustable parameters
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