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3D打印技術(shù)制造硬質(zhì)合金工具

在德國(guó)漢堡舉辦的展會(huì)上,知名科研機(jī)構(gòu)弗勞恩霍夫陶瓷技術(shù)和系統(tǒng)研究所將展示他們首次增材制造的硬質(zhì)合金工具。據(jù)天工社所知,這種硬質(zhì)合金工具主要用于機(jī)械與汽車(chē)工程,以及塑料或建材行業(yè)等,它往往需要很好的機(jī)械、化學(xué)性能,以及高抗熱性和極高的硬度。而如今,該研究所的研究人員借助3D打印技術(shù)制造硬質(zhì)合金工具,其質(zhì)量絲毫不遜于傳統(tǒng)工藝制造的高性能模具。

Fraunhofer IKTS根據(jù)客戶(hù)要求通過(guò)3D粘結(jié)劑噴射技術(shù)開(kāi)發(fā)的硬質(zhì)合金部件。Fraunhofer IKTS在硬金屬的開(kāi)發(fā)方面擁有幾十年經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。該研究所可以使用單軸或冷等靜壓干法成型、擠出、注塑成型和形狀切割等,制造出可靠的切割、鉆孔、壓、沖壓等硬質(zhì)合金工具。不過(guò)在傳統(tǒng)的工具制造中,復(fù)雜的幾何形狀,比如在部件內(nèi)部螺旋或蜿蜒的冷卻管道,往往需要很高的制造成本,或者根本制造不出來(lái)。

現(xiàn)在IKTS的科學(xué)家已經(jīng)通過(guò)3D打印工藝成功地制造出復(fù)雜的硬質(zhì)合金工具。據(jù)悉它們使用的是粘結(jié)劑噴射技術(shù),該技術(shù)主要根據(jù)CAD模型使用打印頭逐層向指定區(qū)域里的粉末顆粒噴射粘結(jié)劑??茖W(xué)家們此次成果的特別之處在于他們得到的是百分之百致密的部件、有完美的硬質(zhì)合金微觀結(jié)構(gòu),從而具有良好的機(jī)械性能。

這里所謂的硬質(zhì)合金包括陶瓷硬質(zhì)材料、碳化鎢,以及一種鈷和鎳或鐵的粘性粘合劑基質(zhì)。研究人員們稱(chēng),通過(guò)有選擇性地調(diào)整粘結(jié)劑基質(zhì),他們能夠分別調(diào)整抗折強(qiáng)度、韌性和硬度——在硬質(zhì)合金種粘合劑的比例越低,部件就越硬。Fraunhofer IKTS此次制造的原型的粘合劑含量按重量算是12%和17%。我們使用3D打印技術(shù)制造出復(fù)雜的生坯,然后在常規(guī)燒結(jié)條件下進(jìn)行燒結(jié),就實(shí)現(xiàn)了具有100%致密度的典型硬質(zhì)合金結(jié)構(gòu)部件。此外,它有可能通過(guò)均勻分布鈷來(lái)獲得類(lèi)似于傳統(tǒng)制造的高性能工具的質(zhì)量。

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