3D列印硬的質合金工具很完美

據悉，在即將於德國漢堡舉辦的WorldPM 2016展會（10月9日—13日）上，知名科研機構弗勞恩霍夫陶瓷技術和系統研究所（Fraunhofer IKTS）將展示他們首次增材製造的硬質合金工具。據天工社所知，這種硬質合金工具主要用於機械與汽車工程，以及塑料或建材行業等，它往往需要很好的機械、化學性能，以及高抗熱性和極高的硬度。而如今，該研究所的研究人員藉助3D列印技術製造出了質量絲毫不遜於傳統製造的高性能模具。

燒結后帶冷卻通道的拉絲模：Fraunhofer IKTS根據客戶要求通過3D粘結劑噴射技術開發的硬金屬部件

據悉，Fraunhofer IKTS在硬金屬的開發方面擁有幾十年經過驗證的知識和經驗。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製造出可靠的切割、鑽孔、壓、衝壓等鎢硬質合金工具。不過在傳統的工具製造中，複雜的幾何形狀，比如在部件內部螺旋或蜿蜒的冷卻管道，往往需要很高的製造成本，或者根本製造不出來。

「同時，眾所周知，通過使用節約資源和無需模具的3D列印技術，那些複雜的陶瓷幾何形狀能夠很快實現。」Fraunhofer IKTS的「成型（Shaping）」組負責人Tassilo Moritz說。

現在IKTS的科學家已經通過3D列印工藝成功地製造出複雜的硬質合金工具。據悉，它們使用的是粘結劑噴射技術，該技術主要根據CAD模型使用列印頭逐層向指定區域里的粉末顆粒噴射粘結劑。科學家們此次成果的特別之處在於他們得到的是百分之百緻密的部件、有完美的硬質合金微觀結構，從而具有良好的機械性能。

這裡所謂的硬質合金包括一種陶瓷硬質材料，如碳化鎢，以及一種鈷和鎳或鐵的粘性粘合劑基質。

研究人員們稱，通過有選擇性地調整粘結劑基質，他們能夠分別調整抗折強度、韌性和硬度——在硬質合金種粘合劑的比例越低，部件就越硬。Fraunhofer IKTS此次製造的原型的粘合劑含量按重量算是12%和17%。

「我們使用3D列印技術製造出複雜的生坯，然後在常規燒結條件下進行燒結，就實現了具有100%緻密度的典型硬質合金結構部件。此外，它有可能通過均勻分佈鈷來獲得類似於傳統製造的高性能工具的質量。」Fraunhofer IKTS硬質合金與金屬陶瓷組負責人Johannes Pötschke說。

硬質合金與金屬陶瓷組負責人Johannes Pötschke