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不鏽鋼、鋁合金與MS1析出硬化鋼3D列印鞋模 | SLM鞋模個案研究

使用316L不鏽鋼、AlSi10Mg鋁合金和MS1 (1.2709)析出硬化鋼製作的3D列印鞋模。採用SLM技術的鞋模具有符合冷卻通道、整合晶格核心和陣列紋理。相較於CNC鋁模，可減少50%的週期時間、80%的交貨時間，並提供100%的設計自由度。

個案研究：3D列印鞋模 —

不鏽鋼、鋁合金 & MS1

SLM金屬3D列印 | 隨形冷卻 | 多材料鞋具工具

鞋具工具個案研究

1. 背景

一家全球運動鞋品牌正在推出一款新型號的跑鞋，具備全面重新設計的中底格紋和新鞋底花紋。傳統的CNC加工鋁合金模具無法提供所需的內部格紋幾何結構、整合的針陣列，以及新型EVA泡棉直接注塑線所需的隨形冷卻通道，以實現週期時間縮短50%。該品牌需要四種不同類型的模具 — 中底直接發泡模具、帶有針陣列的雙腔鞋底模具、穿孔胎面模具和鞋楦（鞋面）模具 — 每種都針對不同的材料系統和週期配置進行了優化。SLM金屬3D列印技術，使用三種不同的合金，在單一供應鏈中提供了所有四種模具。

2.挑戰

設計要求包括:

· 中底直接發泡模具採用AlSi10Mg鋁合金 — 透過內部形狀冷卻通道，循環時間減少50%

· 外底模具採用MS1 (1.2709)析出硬化鋼 — 硬化後HRC 50–55，EVA/TPU注塑的磨損表面經鏡面拋光

· 多孔外底模具採用316L不鏽鋼 — 1000多個精密穿孔，耐腐蝕，適用於發泡劑服務

· 鞋楦（鞋面）模具採用316L不鏽鋼 — 每個尺寸都有特定幾何形狀，帶有網格穿孔圖案，用於鞋面成型

· 所有四種類型的模具在4周內交付，準備進行首件試驗

· 多合金平台：每種模具都與其特定用途匹配（鋁合金用於快速循環，MS1用於高壓磨損，316L用於耐腐蝕/衛生）

· 100%設計自由度 — 晶格核心、形狀冷卻、針陣列作為單體特徵打印，無需組裝

3. 解決方案

這四種類型的模具被設計為單體零件，每種都匹配其特定的循環週期，並通過選擇性激光熔融(SLM)工藝在三種不同合金中製造。中底直接發泡模具採用AlSi10Mg鋁合金打印，帶有拓撲優化的內部形狀冷卻通道，通道沿著型腔輪廓延伸 — 冷卻時間從120秒降至60秒，達到了品牌期望的循環時間減少。帶有針陣列的雙腔外底模具採用MS1 (1.2709)析出硬化鋼打印，然後硬化至HRC 50–55，並在磨損表面進行鏡面拋光，以便直接進行EVA/TPU注塑。穿孔外底模具以316L不鏽鋼打印，具有1000多個精密穿孔，具備發泡劑服務所需的耐腐蝕性。鞋楦模具以316L不鏽鋼打印，每個鞋號都有特定的幾何形狀，上成型線採用網狀穿孔圖案。

每個模具都附有其後處理工藝：鋁合金中底模具經過應力消除和噴砂處理；MS1外底模具經過老化至HRC 50-55並在磨損面鏡面拋光；316L外底模具根據ASTM A967進行鈍化處理，並在穿孔處進行電解拋光；316L鞋楦模具噴砂至均勻的緞面光潔度。所有四個模具均在2-4週內交付，而傳統CNC加工的鋁合金模具則需要12-16週的交付時間。