Fraunhofer利用3DP技术制造硬质合金模具

    硬质合金，由细颗粒的硬质合金由粘结金属硬质合金制成的复合材料，是一种非常硬的材料，经常使用在机械和汽车工程和建材行业。硬质合金模具是钢模的的寿命十几倍乃至几十倍，硬质合金模具高硬度、高强度、耐腐蚀、耐高温并且膨胀系数小，一般都是采用钨钴的硬质合金。

    硬质合金硬度过高，常规的加工就是研磨加工，用的是金刚石砂轮，抛光用细点的砂轮。其内孔一般只能采用电蚀加工，比如电火花加工，或线切割，甚至使用电解磨削技术。

    德国弗朗霍夫（Fraunhofer）研究所的研究人员已经成功地使用3DP粘合剂喷射三维打印技术生产硬质合金模具。我们了解到这些3D打印的硬质合金模具比传统方法生产的模具具有更大的几何槽形自由度，可以制成更复杂的几何形状。

    作为硬质合金领域的专家，几十年来弗朗霍夫（Fraunhofer）研究所通过单轴或冷等静压干压法来制造陶瓷硬质合金模具，这些材料主要由碳化钨制成的。尽管这些模具可靠性很高，但弗朗霍夫（Fraunhofer）研究所在仍面临一个问题，当需要创建复杂的几何形状，如内部带螺旋形或曲折的冷却管道时，传统制造工艺的局限性就显现出来了。

    现在，通过3DP打印硬质合金粉末，研究所能够轻松创建复杂的设计。3DP是一种粘合剂喷射打印技术，在这个过程中，陶瓷硬质材料的粉末颗粒，包括碳化钨颗粒通过含钴、镍或铁的粘结材料层层打印粘结起来。这种粘合材料不仅是粉末层之间的粘合剂，还使得产品具有良好的机械性能并能生产完全致密的部件，甚至可以选择性地调整弯曲强度、韧性和硬度。

    后续的处理包括烧结处理，得到与传统加工方式一致的硬质合金模具紧实度。弗朗霍夫（Fraunhofer）研究所认为这一工艺有着更广泛的拓展空间，包括将钨粉均匀的分布到硬质合金中，这样可以用来生产高性能的刀具。

    的确，硬质合金除了做模具，更广泛的用途是用作刀具材料，如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等，用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材，也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。未来，3DP技术是否会应用到硬质合金刀具生产领域，或许对于小批量特殊刀具的生产这也不无可能。