طراحی یک سیستم خنک کننده خوب می تواند تا حد زیادی زمان قالب گیری را کم کند و هزینه را کاهش دهد و درصورتیکه سیستم خنک کننده خوب عمل نکند باعث تغییر شکل و تاب برداشتن محصول می شود.

هدف از سیستم خنک کننده قالب تزریق پلاستیک، تنظیم کردن میزان حرارت در فرآیند قالب گیری تزریقی می باشد.

ارتقای عملکرد سیستم کولینگ به سطحی ایده آل، به عوامل زیادی از جمله توانایی طراح قالب برای دستیابی به تعادل دما و فشار بستگی دارد.

روند کار در قالب گیری تزریقی به این صورت است که RAM به جلو حرکت می کند وپلاستیک داغ درون قالب جریان پیدا می کند، قالب تحت فشار قرار می گیرد و پر می شود. پلیمر داغ به سرعت خنک می شود تا به دمای خروجی مناسب و یکنواختی برسد.

البته کار همیشه به این سادگی انجام نمی شود. قطعات پیچیده دارای بخش های مختلفی هستند که برخی نازک تر و برخی ضخیم تر هستند، ویا حتی تقارن ندارند، که همگی اینها تضمین انتقال گرما و خنک کاری یکنواخت را با مشکل مواجه می کند.

ممکن است سیستمی تا یک هفته قبل درست کار می کرده اما به دلایل خیلی زیادی مانند نشت در خود قالب، خوردگی، مواد جدید و ... عملکرد متفاوتی داشته باشد.

در این مواقع کارایی سیستم های خنک کننده به چشم می آید و سیستم کولینگ کارآمد بر غلبه بر این موارد کمک می کند و به طراحان قالب کمک می کند تا بتوانند تعادلی منطقی بین دما، فشار و زمان خروج قطعه برقرار کنند.

سه عامل اصلی که در طراحی سیستم کولینگ باید در نظر گرفت عبارتند از: دمای یکنواخت، فشار یکنواخت و دمای قالب.

حفظ دمای یکنواخت برای طراحان قالب بسیار مهم است و زمان چرخه بیشتر تحت تاثیر تغییرات دمای قالب است. در این رابطه تفاوت بین هسته و حفره بسیار اهمیت دارد. مذاب پلیمری با سرد شدن به سمت هسته منقبض می شود و از آنجا که مواد بیشتر در اطراف هسته هستند تا حفره، گرمای بیشتری از هسته خارج می شود ودر نتیجه سیستم خنک کننده به سمت هسته می تواند کارآمد تر باشد.

طراحان قالب باید این نکته را در نظر بگیرند که اختلاف دما بین هسته و حفره نباید بیشتر از 5 درجه سانتی گراد باشد. یکی از مهمترین فاکتورها در این زمینه انتخاب مواد مناسب است. وقتی هدایت حرارتی قالب تغییر کند، یکنواختی دما و دیفرانسیل نیز تغییر می کند.

سرعت و ثبات، دو فاکتور مهم در هنگام طراحی است. زمان چرخه کوتاه تر، برای مواد ارزان تر مانند H13  و فولاد ضد زنگ میزان تاب خوردگی قطعات را بالا می برد و در عوض زمان چرخه طولانی تر، تاب خوردگی را تقریبا برای همه مواد کاهش می دهد، اما به کل هزینه های ساخت می افزاید.

در مواجهه با مواد مقرون به صرفه به دلیل اینکه اختلاف دما از 5 درجه سانتی گراد تجاوز نمی کند، طراحان می توانند مقدار تاب خوردگی را پیش بینی کنند.

همانند دما، فشار نیز باید تا حد امکان در خطوط خنک کننده یکنواخت نگه داشته شود. بهترین حالت این است که طراحان حداکثر افت فشار 5 Psi را در سرتاسر قالب قرار دهند. اگر فشار از 5Psi کمتر شود، نقاط داغی ایجاد می شود و تعادل حرارتی به خطر می افتد.

یکی از مواردی که برای طراحی سیستم خنک کننده بسیاراهمیت دارد تفاوت دما بین پلیمر داغ و خود قالب است. در بهترین حالت این تفاوت دما چیزی در حدود 25 درصد است و هرچه دمای قالب و مواد مذاب به هم نزدیک تر باشد، کیفیت بهتری داریم.

سیستم های خنک کننده کارامد با چند اصول اولیه طراحی قالب شروع می شوند.

هدف از قرار دادن این کانال ها، دمای سطح یکنواخت قالب است که با عمق و گام کانال خنک کننده تعین می شود. تصویر زیر یک کانال خنک کننده در فولاد قالب P20 با قطر خط آب 11.1 میلی متر و دمای مایع خنک کننده 30 درجه سانتی گراد و زمان چرخه 17 ثانیه را نشان می دهد.

 دو روش موازی و سری برای طراحی مدار وجود دارد.

در کانال های موازی به دلیل اینکه هریک دارای مقاومت جریان متفاوت هستند، میزان جریان متفاوت است.

کانال های خنک کننده سری در یک حلقه از ورودی مایع خنک کننده به خروجی متصل می شوند و به همین دلیل بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند.

خنک کردن قسمتی که هسته قرار دارد به دلیل وجود برجستگی ها و سایر ویژگی ها معمولا چالش برانگیز است. با کمک بافل ها، حباب ها  و پین های حرارتی می توان به حل این چالش کمک کرد.

بافل یک کانال خنک کننده است و به صورت عمود بر خط خنک کننده اصلی قرار دارد و توسط تیغه ای که گذرگاه را به دو کانال نیم دایره ای تقسیم می کند، سوراخ می شود. مایع خنک کننده در یک طرف تیغه از خط خنک کننده اصلی جریان پیدا می کند، به دور نوک آن می چرخد و به عقب برمی گردد.

حباب چیزی شبیه بافل است اما با این تفاوت که تیغه با یک لوله کوچک جایگزین می شود و در حباب، مایع خنک کننده به پایین لوله جریان پیدا می کند. حباب ها برای خنک سازی هسته های باریک و بخش هایی از قالب های مسطح کاربرد دارند.

پین حرارتی روشی برای خنک سازی هسته و سایر ویژگی ها بدون  تاثیر بر فشار خنک کننده می باشد. پین حرارتی یک سیلندر مهر و موم شده است که با مایع پر شده است. همانطور که در شکل زیر مشاهده می کنید سیال همانطوری که گرما را از قالب می گیرد تبخیر می شود و با انتشار گرما به مایع خنک کننده متراکم می شود. راندمان انتقال حرارتی یک پین حرارتی چیزی در حدود 10 برابر بیشتر از یک لوله مسی است.