金屬列印,直接金屬雷射燒結 (DMLS)機直接應用於金屬模具、治具、零配件、醫療植入物、牙體及植入物，和終端產品生產之雷射燒結技術!

M280 直接金屬雷射燒結 (DMLS)機

直接應用於金屬模具、治具、零配件、醫療植入物、牙體及植入物，和終端產品生產之雷射燒結技術!

目前EOS已開發出全新M280 System，無論在雷射系統、控制軟體、週邊設備、可成型的材料、加工能量、精度與速度上，都有很多的進步與提昇。
從最早期的機種只有 DM100 青銅材料，粉末平均粒徑 (particle size) 100μm，到目前 2011 年已將粒徑降至 20μm。其他材料仍然不斷開發中，有工具鋼 (Maraging steel)：MS1、不鏽鋼 (Stainless Steel) 從 GP1、PH1、一直到 316L 材料，鈷基超合金 (Co Superalloys)：MP1，牙醫專用材料 (Dental alloy)：SP1, SP2，鈦基合金材料 (Ti–based alloys)：Ti64、TiCP (商用純鈦)、鎳基超合金 (Ni-based alloys)：Inconel 718、Inconel 625等、鋁合金 (Al alloys)：AlSi10Mg等。目前仍持續不斷研發提昇各種材料。

M280 直接金屬雷射燒結技術 (DMLS) 應用於高階模具設計製造異型冷卻水路 (Conformal Cooling Channel)

DMLS最大的應用之一是可設計”異型冷卻水路 (Conformal Cooling Channel) ”，達到最佳冷卻效果，提昇射出效率。由於傳統的 CNC 加工有許多先天上的限制，使得異型冷卻水路無法順利完成，導致射出成型過程中冷卻效果不彰，成品發生翹曲 (warpage0、短射(short shot) 、燒焦 (burn mark) 、融合線 (weld line) 、飛邊 (flash) 、散熱不均 (sink mark) 等現象。異型冷卻水路方法步驟圖，工程師可選擇在公模側或母模側 (或兩側)進行水路設計!一般而言，在公模側進行異型冷卻水路設計，可以改善上述的射出缺點!母模側保留簡單的冷卻水路設計，以達到最佳的 ID 表面。

德國 LBC 公司目前使用 DMLS 技術完全發揮異型冷卻水路的最佳效益!圖14為公母模 (core & cavity) 同時採用異型冷卻水路的方式，隨後採用 DMLS 技術直接燒結4套模具。此一作法大幅縮短從開模、備模、修模的時間。由於產品幾何造型之限制，為了達到最佳冷卻效果，必需進行橢圓 (ellipse) 冷卻水路設計，採用1.3mm*1.8mm 橢圓斷面 (等於1.3mm直徑)　，兩個冷卻閉迴路設計 (closed loop) ，分別是1*4次及1*5次冷卻迴路，冷卻水壓是6 bar，總長達到12.m，冷卻媒介是水。

異型冷卻水路方法步驟

異型冷卻水路設計與DMLS製作

德國LBC公司冷卻水路設計

異型冷卻水路設計的經典範例。共有8個直徑0.3mm的冷卻水路，總長達10m的冷卻水路設計，同時確保各段的流通水壓都相同，以達到最佳冷卻效果。
DMLS突破了製造上的瓶頸，使各種斷面形式的冷卻水路得以實驗!各種幾何斷面形狀的冷卻水路設計。以往CNC加工只能製作圓形或對稱形狀的水路，使用　DMLS　後，水路設計幾乎毫無限制!換言之，應用特殊幾何斷面的冷卻水路，因為雷諾數增加　(higher Reynolds number)，使得冷卻水路產生紊流 (turbulence)，達到更佳的冷卻效益。更為有趣的例子。如果模具中的兩頂針　(ejector)　之間的空間非常窄，模仁厚度又無法增加的情形下，藉由　DMLS　的加工方式達到改變冷卻水路斷面的設計。當改變這種斷面形狀時，需維持一定的斷面面積，以避免流動阻力產生　(flow braking effects)

異型冷卻水路設計的經典範例

各種幾何斷面形狀冷卻水路設計

多變的冷卻水路設計以符合兩頂針之間的空間流過

複合式模具(Hybrid Tooling)設計與製作

在高度複雜的模具工業中，DMLS非常適於局部的模具製作，尤其在大型模具開發中!由前所述，由於DMLS的每層燒結採液相燒結或金屬粉末完全融化(complete melting)，成型時間較長。因此，綜合運用CNC與DMLS可以發揮模具製做的最大效益!圖19的大面積處使用CNC加工，Insert部份使用DMLS成型。圖20所使用的材料是青銅材料DirectMetal 20製做完成的模仁，模座則採CNC加工，模具開發時間縮短至5天，量產數可達25,000件射出件。

綜合運用CNC與DMLS可以發揮模具製做的最大效益