高端增材制造：3D打印为切削工具领域带来哪些变革？
时间:2022-07-31 21:31 来源:南极熊 作者:admin 点击:次
导读：根据SmarTech Analysis的 "2020-2029年一般工业和工具部门的增材制造的市场机会"报告（报告链接见文末），到2029年，用于工业制造的3D打印预计将产生54.8亿美元的总收入。其中，切削工具的增材制造（AM）是一个正在持续获得关注的应用。那么，3D打印又会为切削工具领域带来哪些变革呢？
一：3D打印使大型切削工具更容易管理
制造大型部件（如汽车和航空航天业的部件）的一个缺点是，大型部件需要更大的切割工具。然而，由于这些工具也比较重，存在着主轴损坏的风险，或者工具在使用过程中可能会掉出机器。
至少已经有一家公司通过3D打印找到了解决这一问题的办法。Star SU Neher公司利用3D打印技术，使切割工具比非3D打印的工具重量更轻、性能更好、寿命更长。
△通过设计晶格结构，工具的重量可以减少30%之多。图片由Star SU Neher公司提供。
Star SU Neher公司的一位工具设计师提到，增加内部晶格结构可以使他们的产品重量减少30%，而不会对扭转强度产生不利影响。另外，该公司定制了他们的大部分切割工具，以满足个别部件的需求，而3D打印有助于实现了这种灵活性。
该公司的3D打印切割工具持续时间更长的原因之一是加入了冷却通道，这种技术越来越多地用于3D打印切割工具。通常情况下，这种通道是通过钻孔创建的，然而这种方法的效果有限。有了增材制造，通道可以直接设计到零件中，提高工具的整体效率。增加的冷却剂流量可以使金属去除率提高30%。
△3D打印使得减少大型切削工具头的重量成为可能，以限制机床零件的损坏或滑移的变化。图片来源：Star SU Neher。
通过3D打印制造大型切削工具的并不一定比传统制造方法更快。生产一个以其尺寸占据整个打印床的部件仍然需要长达24小时。然而，考虑到其他优势，追求3D打印往往会有良好的商业意义。
二：3D打印可以促进更好的耐磨损性
与某些行业的客户合作的切削工具制造商，如石油、天然气和国防行业，往往需要满足其对耐磨工具的需求。切削工具制造商Kennametal专门生产由碳化钨制成的产品。该公司有一个由WC材料制成的内部产品系列。与Star
SU的应用类似，打印过程允许在工具内形成流体冷却通道。由于增材制造的设计自由度，3D打印可以以其他制造方法无法完成的方式进行弯曲或分叉通道的制造。
△肯纳金属公司能够3D打印带有内部冷却通道的钻头体。图片来源：Kennametal。
虽然肯纳金属公司同时拥有金属粘合剂喷射和粉末床熔化（PBF）两种技术，但一些直径为10毫米或更小的切割工具就只能依赖于粉末床熔融（PBF）技术。制造商们表示，这给他们提供了一种生产工具和满足客户需求的经济方式。减轻重量也是一种可能。在一个例子中，用于电动汽车零部件生产的3D打印镗孔装置比用传统方法制造的要轻15至20磅。
△3D打印使这种用于制造电动汽车零件的镗孔工具的重量减少了15至20磅。图片由肯纳金属公司提供。
三：3D打印帮助彻底改变了切削工具
采用3D打印制备切割工具还不是一种广泛的做法，但它是一种值得探索的技术。就目前而言，3D打印通常比传统方法更便宜，有时还更快，这要取决于应用对象。
增材制造不会很快取代生产大多数切削工具的常规方法。许多正在进行的努力仍处于早期探索阶段，制造商也肯定会发现3D打印不适合生产特定切削工具类型的情况。
对于具有复杂形状的工具来说，3D打印技术不失为一个特别好的候选方案。然而，当工件是具有相当规则几何形状的大型部件时，购买现成的这些部件可能比使用3D打印机来生产它们更有意义。
另一件要记住的事情是，由于3D打印作为一种工具制造方法是相对较新的模式，决策者可能想看看它是如何为类似公司带来回报的，然后再决定是否投资。一旦他们看到结果，他们可能会更愿意逐步扩大这一过程。
相关报告地址：https://www.smartechanalysis.com/reports/market-opportunities-for-additive-manufacturing-in-the-general-industry-and-tooling-sector-2020-2029/
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