Fraunhofer利用3DP技術制造硬質合金模具

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

    硬質合金硬度過高，常規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成功地使用3DP粘合劑噴射三維打印技術生產硬質合金模具。我們了解到這些3D打印的硬質合金模具比傳統方法生產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，當需要創建復雜的幾何形狀，如內部帶螺旋形或曲折的冷卻管道時，傳統制造工藝的局限性就顯現出來了。

    現在，通過3DP打印硬質合金粉末，研究所能夠輕松創建復雜的設計。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，還使得產品具有良好的機械性能并能生產完全致密的部件，甚至可以選擇性地調整彎曲強度、韌性和硬度。

    后續的處理包括燒結處理，得到與傳統加工方式一致的硬質合金模具緊實度。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合金中，這樣可以用來生產高性能的刀具。

    的確，硬質合金除了做模具，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合金刀具生產領域，或許對于小批量特殊刀具的生產這也不無可能。