3D打印為切削工具領(lǐng)域帶來哪些變革？
魔猴君 行業(yè)資訊 881天前
引言：根據(jù) SmarTech Analysis 的《2020-2029 年一般工業(yè)和工具行業(yè)增材制造的市場機(jī)會》（文章末尾的報(bào)告鏈接），預(yù)計(jì)到 2029 年，用于工業(yè)制造的 3D 打印將產(chǎn)生 54.8 億美元的總收入。 其中，切削刀具的增材制造（AM）是一個(gè)持續(xù)受到關(guān)注的應(yīng)用。 那么，3D打印會給刀具領(lǐng)域帶來哪些變化呢？
一：3D 打印使大型切割工具更易于管理
制造大型零件（例如汽車和航空航天工業(yè)）的一個(gè)缺點(diǎn)是大型零件需要更大的切割工具。 但是，由于這些工具也很重，因此存在損壞主軸的風(fēng)險(xiǎn)，或者在使用過程中工具可能會從機(jī)器上掉下來。
至少有一家公司已經(jīng)通過 3D 打印找到了解決這個(gè)問題的方法。 Star SU Neher 利用 3D 打印技術(shù)使切割工具比非 3D 打印工具更輕、性能更好、使用壽命更長。
△通過設(shè)計(jì)晶格結(jié)構(gòu)，工具的重量可以減少30%之多。圖片由Star SU Neher公司提供。
Star SU Neher公司的一位工具設(shè)計(jì)師提到，增加內(nèi)部晶格結(jié)構(gòu)可以使他們的產(chǎn)品重量減少30%，而不會對扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。另外，該公司定制了他們的大部分切割工具，以滿足個(gè)別部件的需求，而3D打印有助于實(shí)現(xiàn)了這種靈活性。
該公司的3D打印切割工具持續(xù)時(shí)間更長的原因之一是加入了冷卻通道，這種技術(shù)越來越多地用于3D打印切割工具。通常情況下，這種通道是通過鉆孔創(chuàng)建的，然而這種方法的效果有限。有了增材制造，通道可以直接設(shè)計(jì)到零件中，提高工具的整體效率。增加的冷卻劑流量可以使金屬去除率提高30%。
△3D打印使得減少大型切削工具頭的重量成為可能，以限制機(jī)床零件的損壞或滑移的變化。
圖片來源：Star SU Neher。
通過3D打印制造大型切削工具的并不一定比傳統(tǒng)制造方法更快。生產(chǎn)一個(gè)以其尺寸占據(jù)整個(gè)打印床的部件仍然需要長達(dá)24小時(shí)。然而，考慮到其他優(yōu)勢，追求3D打印往往會有良好的商業(yè)意義。
二：3D打印可以促進(jìn)更好的耐磨損性
與某些行業(yè)的客戶合作的切削工具制造商，如石油、天然氣和國防行業(yè)，往往需要滿足其對耐磨工具的需求。切削工具制造商Kennametal專門生產(chǎn)由碳化鎢制成的產(chǎn)品。該公司有一個(gè)由WC材料制成的內(nèi)部產(chǎn)品系列。與Star SU的應(yīng)用類似，打印過程允許在工具內(nèi)形成流體冷卻通道。由于增材制造的設(shè)計(jì)自由度，3D打印可以以其他制造方法無法完成的方式進(jìn)行彎曲或分叉通道的制造。
△肯納金屬公司能夠3D打印帶有內(nèi)部冷卻通道的鉆頭體。圖片來源：Kennametal。
雖然肯納金屬公司同時(shí)擁有金屬粘合劑噴射和粉末床熔化（PBF）兩種技術(shù)，但一些直徑為10毫米或更小的切割工具就只能依賴于粉末床熔融（PBF）技術(shù)。制造商們表示，這給他們提供了一種生產(chǎn)工具和滿足客戶需求的經(jīng)濟(jì)方式。減輕重量也是一種可能。在一個(gè)例子中，用于電動汽車零部件生產(chǎn)的3D打印鏜孔裝置比用傳統(tǒng)方法制造的要輕15至20磅。
△3D打印使這種用于制造電動汽車零件的鏜孔工具的重量減少了15至20磅。圖片由肯納金屬公司提供。
三：3D打印幫助徹底改變了切削工具
采用3D打印制備切割工具還不是一種廣泛的做法，但它是一種值得探索的技術(shù)。就目前而言，3D打印通常比傳統(tǒng)方法更便宜，有時(shí)還更快，這要取決于應(yīng)用對象。
增材制造不會很快取代生產(chǎn)大多數(shù)切削工具的常規(guī)方法。許多正在進(jìn)行的努力仍處于早期探索階段，制造商也肯定會發(fā)現(xiàn)3D打印不適合生產(chǎn)特定切削工具類型的情況。
對于具有復(fù)雜形狀的工具來說，3D打印技術(shù)不失為一個(gè)特別好的候選方案。然而，當(dāng)工件是具有相當(dāng)規(guī)則幾何形狀的大型部件時(shí)，購買現(xiàn)成的這些部件可能比使用3D打印機(jī)來生產(chǎn)它們更有意義。
另一件要記住的事情是，由于3D打印作為一種工具制造方法是相對較新的模式，決策者可能想看看它是如何為類似公司帶來回報(bào)的，然后再決定是否投資。一旦他們看到結(jié)果，他們可能會更愿意逐步擴(kuò)大這一過程。
相關(guān)報(bào)告地址：https://www.smartechanalysis.com/reports/market-opportunities-for-additive-manufacturing-in-the-general-industry-and-tooling-sector-2020-2029/
