根據(jù)3D科學谷的市場觀察，混合動力汽車與電動汽車零部件企業(yè)對輕型機械加工刀具的需求不斷增長，為了滿足新能源汽車制造企業(yè)的需求，此前，3D科學谷分享過機械加工刀具制造商肯納金屬（ Kennametal）開發(fā)了一種輕量化鏜孔刀具，這款鏜刀是通過增材制造-3D打印技術制造的，用于加工新能源汽車電機定子。

根據(jù)3D科學谷的了解，肯納的這款3D打印刀具經(jīng)過不斷的設計迭代，與第一代刀具相比，重量進一步減輕了 20%，帶有碳纖維主體的 3D 打印定子鉆孔刀具重 7.3 公斤。

3D打印刀具

肯納

更精確的孔

根據(jù)3D科學谷，無論是3DP技術用于硬質(zhì)合金刀具的制造還是LPBF技術用于金屬刀頭和刀柄的制造，3D打印技術在刀具領域的制造方面占有越來越重要的位置。

更簡單、更方便、更精密

鏜孔加工刀具的作用是將工件上原有的孔進行擴大或精化，其特征是修正下孔的偏心、獲得精確的孔的位置，取得高精度的圓度、圓柱度和表面光潔度。鏜孔加工作為一種高精度加工法往往被使用在最后的工序上。例如，各種機器的軸承孔以及各種發(fā)動機的箱體、箱蓋的加工等。與其它機械加工相比，鏜孔加工是屬一種較難的加工。隨著加工中心的普及，現(xiàn)在的鏜孔加工只需要進行編程、按扭操作等。正因為這樣，就需要有更簡單、更方便、更精密的刀具來保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

新能源汽車的零部件通常通過更小、低馬力的CNC加工中心加工的，這類加工中心需要更輕的加工刀具?？霞{的3D打印刀具僅重 7.3 公斤，為了確保在加工中心上快速更換刀具， Kennametal 推出了下一代 3D 打印刀具，用于加工電動汽車的鋁制殼體，滿足鋁電機主體鏜孔加工的精度、圓度和表面光潔度的需求。

該刀具的最新版本具有全新設計的臂結構、更大的碳纖維中心管，并且比原始設計進一步減輕了 20% 以上的重量。這種復雜的刀具能夠在一次操作中加工三個大直徑的孔，為汽車零部件制造商節(jié)省設置時間和加工時間，并提供最高的精度和表面質(zhì)量。

翼型臂內(nèi)部有冷卻液流動孔

肯納

新設計的刀具最近根據(jù)讀者和行業(yè)專家的投票獲得了 MM MaschinenMarkt 的生產(chǎn)和制造類別的最佳行業(yè)獎?？霞{通過利用 3D 打印等先進制造技術，改進了切屑控制并提高了刀具剛性——這些創(chuàng)新可以幫助電動汽車行業(yè)更快、更高效地加工。

左側為第一代設計(9.5千克)，右側為最新的刀具改進設計

肯納

在一次操作中加工三個直徑，3D打印刀具確保加工表面的對準直線度和同心度，同時顯著減少加工節(jié)拍。輕巧的3D打印組合刀具即使在功能較弱的機床上也能實現(xiàn)更快的刀具更換和旋轉(zhuǎn)。

翼型臂采用貫穿式冷卻液和 RIQ 鉸孔技術，3D打印-增材制造為刀具實現(xiàn)了復雜內(nèi)部和外部特征。根據(jù)3D科學谷的了解，翼型臂確保無憂的排屑，該臂通過冷卻液確保精確和強大的冷卻液供應到切削刃和導向墊。用傳統(tǒng)制造方式經(jīng)濟地生產(chǎn)這將是困難或不可能的，但3D打印使肯納能夠?qū)崿F(xiàn)甚至如此復雜的內(nèi)部特征。此外，肯納金屬 RIQ 鉸孔系統(tǒng)具有易于直徑調(diào)整和無故障安裝新刀片的特點。

提升刀具性能的3D打印技術

根據(jù)3D科學谷的市場觀察，金屬3D打印技術在制造復雜的刀具外部結構以及內(nèi)部冷卻結構方面占有了一席之地，山特維克可樂滿、瑪帕、高邁特等世界上著名刀具制造商，已將金屬增材制造工藝應用到個別類型刀具的生產(chǎn)中，從而實現(xiàn)刀具性能的提升，或?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)制造工藝無法實現(xiàn)的特殊刀具。

3D科學谷白皮書

國內(nèi)切削刀具行業(yè)起步較晚，但是隨著汽車、航空、軍工、模具、制冷、電力等精密制造業(yè)的快速發(fā)展，近年來行業(yè)實現(xiàn)了跨越式發(fā)展。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，中國切削刀具行業(yè)消費市場規(guī)模保持在400億元左右，金屬切削刀具主要包括硬質(zhì)合金刀具、高速鋼刀具和其他刀具(包括陶瓷刀具、超硬刀具等)。其中高速鋼刀具和硬質(zhì)合金刀具在我國切削刀具市場中占據(jù)重要地位。

隨著現(xiàn)代制造業(yè)的蓬勃發(fā)展以及國家政策的鼓勵扶持，我國數(shù)控刀具行業(yè)涌現(xiàn)出了諸如株洲鉆石、廈門金鷺、上海工具廠、天工國際、森泰英格、恒鋒工具、沃爾德等為代表的優(yōu)秀企業(yè)，上述企業(yè)的部分重點產(chǎn)品在核心參數(shù)上已經(jīng)達到國際水平。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院

根據(jù)3D科學谷的市場觀察，目前在刀具制造中應用的3D打印技術主要有兩種。一種是LPBF選區(qū)激光熔化3D打印技術，用于制造金屬刀具特殊的槽形或者刀具內(nèi)部復雜的冷卻通道；一種是3D科學谷在之前的文章中提到的3DP粘結劑噴射技術。

3D科學谷白皮書

根據(jù)3D科學谷，目前金屬材質(zhì)的刀具可以通過LPBF選區(qū)激光熔化3D打印技術來實現(xiàn)復雜的內(nèi)冷卻流道和復雜的槽型外型。硬質(zhì)合金刀具則可以通過3DP粘結劑噴射打印技術來實現(xiàn)結構一體化制造。

3DP是一種粘結劑噴射打印技術，在這個過程中，陶瓷硬質(zhì)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結劑，還使得產(chǎn)品具有良好的機械性能并能生產(chǎn)完全致密的部件，甚至可以選擇性地調(diào)整彎曲強度、韌性和硬度。3D科學谷了解到這些3D打印的硬質(zhì)合金模具比傳統(tǒng)方法生產(chǎn)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。

無論是3DP技術用于硬質(zhì)合金刀具的制造還是LPBF技術用于金屬刀頭和刀柄的制造，3D打印技術在刀具領域的制造方面占有越來越重要的位置。