Fraunhofer利用3DP技術制造硬質(zhì)合金模具

    硬質(zhì)合金，由細顆粒的硬質(zhì)合金由粘結金屬硬質(zhì)合金制成的復合材料，是一種非常硬的材料，經(jīng)常使用在機械和汽車工程和建材行業(yè)。硬質(zhì)合金模具是鋼模的的壽命十幾倍乃至幾十倍，硬質(zhì)合金模具高硬度、高強度、耐腐蝕、耐高溫并且膨脹系數(shù)小，一般都是采用鎢鈷的硬質(zhì)合金。

    硬質(zhì)合金硬度過高，常規(guī)的加工就是研磨加工，用的是金剛石砂輪，拋光用細點的砂輪。其內(nèi)孔一般只能采用電蝕加工，比如電火花加工，或線切割，甚至使用電解磨削技術。

    德國弗朗霍夫（Fraunhofer）研究所的研究人員已經(jīng)成功地使用3DP粘合劑噴射三維打印技術生產(chǎn)硬質(zhì)合金模具。我們了解到這些3D打印的硬質(zhì)合金模具比傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的模具具有更大的幾何槽形自由度，可以制成更復雜的幾何形狀。

    作為硬質(zhì)合金領域的專家，幾十年來弗朗霍夫（Fraunhofer）研究所通過單軸或冷等靜壓干壓法來制造陶瓷硬質(zhì)合金模具，這些材料主要由碳化鎢制成的。盡管這些模具可靠性很高，但弗朗霍夫（Fraunhofer）研究所在仍面臨一個問題，當需要創(chuàng)建復雜的幾何形狀，如內(nèi)部帶螺旋形或曲折的冷卻管道時，傳統(tǒng)制造工藝的局限性就顯現(xiàn)出來了。

    現(xiàn)在，通過3DP打印硬質(zhì)合金粉末，研究所能夠輕松創(chuàng)建復雜的設計。3DP是一種粘合劑噴射打印技術，在這個過程中，陶瓷硬質(zhì)材料的粉末顆粒，包括碳化鎢顆粒通過含鈷、鎳或鐵的粘結材料層層打印粘結起來。這種粘合材料不僅是粉末層之間的粘合劑，還使得產(chǎn)品具有良好的機械性能并能生產(chǎn)完全致密的部件，甚至可以選擇性地調(diào)整彎曲強度、韌性和硬度。

    后續(xù)的處理包括燒結處理，得到與傳統(tǒng)加工方式一致的硬質(zhì)合金模具緊實度。弗朗霍夫（Fraunhofer）研究所認為這一工藝有著更廣泛的拓展空間，包括將鎢粉均勻的分布到硬質(zhì)合金中，這樣可以用來生產(chǎn)高性能的刀具。

    的確，硬質(zhì)合金除了做模具，更廣泛的用途是用作刀具材料，如車刀、銑刀、刨刀、鉆頭、鏜刀等，用于切削鑄鐵、有色金屬、塑料、化纖、石墨、玻璃、石材和普通鋼材，也可以用來切削耐熱鋼、不銹鋼、高錳鋼、工具鋼等難加工的材料。未來，3DP技術是否會應用到硬質(zhì)合金刀具生產(chǎn)領域，或許對于小批量特殊刀具的生產(chǎn)這也不無可能。