增材制造：电子烟nTopology 创成式设计案例

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电子烟已经成为一种创新的电子消费品，在全球范围内越来越流行。iiMedia Research（艾媒咨询）数据显示，2013年中国电子烟市场规模为5.5亿元，2020年市场规模增至83.8亿元，八年年均复合增长率达到了72.5%，预计2021年有望超过100亿元。

中国烟民规模世界排名第一，但电子烟渗透率却仅有0.6。全国各地控烟条例的陆续出台也有望加速渗透率的提升，因而未来随着电子烟市场渗透率提升，中国电子烟市场规模有望大幅提升。

电子烟由空气开关、智能控制电路、智能ESMOKE芯片、超声波雾化发生器、雾化腔室、锂离子电池等微电子器件构成，通过智能微电子技术的控制实现了空气气流感应、烟雾模拟、雾气温度控制、随时待机等高科技人性化功能。

电子烟塑料外壳的材料基本都属于高温料。

PCTG：260-280℃
PPSU：370℃
PC：270-320℃

注塑成型过程中，90%左右的问题都是因为模具冷却效果不及预期。高温料就更容易出现温度引起的注塑成型问题，所以在电子烟塑料外壳的注塑模具中，对冷却水路的设计要求比一般产品更高。

电子烟塑料外壳属于深腔型模具，而且型腔面截面积随着深度的增加而减小。这种深腔型模具很难用传统水路加工方式制造，一般只是做冷水井，但空间有限的模仁内冷水井孔径很小，深度较浅，效果不是很明显。

3D打印随形冷却流道的设计思路是将冷却水道紧附于模具型腔表面，随模具型腔形状变化而改变。应用3D打印随形冷却流道，模具的冷却效率得到提高、冷却的均匀度也被相应改善。

金属3D打印电子烟模仁

3D打印随形冷却流道有以下三大优势：

1）周期缩短，成形速度更快

缩短成形周期可以使注塑件生产效率提高。在一个注塑成形周期中，开模、闭模、注塑以及保压时间通常远小于塑件的固化及冷却时间，固化及冷却时间占整个成形周期的50%~80%。3D打印随形冷却流道更贴近模具型腔表面，提高冷却效率，缩短成形周期。

2）冷却均匀，尺寸精度更高

模具温度稳定，能减少塑件收缩率的波动，提高塑件成形精度。一般来说，结晶形塑料，模具温度高有利于结晶过程的进行，结晶充分的塑件在存放或使用过程中不易发生尺寸的变化。较柔软的塑料，成形过程中适合用低模具温度。无论哪种材料，3D打印随形冷却流道模具温度越恒定，其收缩越一致，越有利于提高成形注塑品的尺寸精度。

3）热应力小，力学性能更强

不均匀的冷却会在注塑件中产生内部残余热应力，对注塑件的力学性能产生不利的影响。3D打印随形冷却流道模具均匀冷却可以降低塑件内应力，提高塑件的力学性能和使用寿命。

3D打印定制化电子烟外壳，技术引领定制时代

在这个突出个性、注重品位的时代，平平无奇的产品怎么可能打动年轻人的心？但是在传统的大规模生产模式下，统一的模具决定了产品的形貌，消费者想要随心所欲地彰显个性并不容易。

这个问题同样可以通过3D打印技术来解决。3D打印技术既能改进模具冷却效率，又能彻底抛弃模具，直接规模化定制电子烟外壳。

规模化定制是指根据客户的个性化需求，批量化高效率地生产定制产品。3D打印技术具有按需便捷制造、快速设计迭代、全程数字制造等特点，通过创成式设计、参数化建模等技术，甚至可以实现消费者亲自设计产品的需求。