根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)觀察，混合動(dòng)力汽車與電動(dòng)汽車零部件企業(yè)對(duì)輕型機(jī)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(xué)谷分享過機(jī)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(shù)制造的，用于加工新能源汽車電機(jī)定子。

根據(jù)3D科學(xué)谷的了解，肯納的這款3D打印刀具經(jīng)過不斷的設(shè)計(jì)迭代，與第一代刀具相比，重量進(jìn)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(xué)谷，無論是3DP技術(shù)用于硬質(zhì)合金刀具的制造還是LPBF技術(shù)用于金屬刀頭和刀柄的制造，3D打印技術(shù)在刀具領(lǐng)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(jìn)行擴(kuò)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(jī)器的軸承孔以及各種發(fā)動(dòng)機(jī)的箱體、箱蓋的加工等。與其它機(jī)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(jìn)行編程、按扭操作等。正因?yàn)檫@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(dòng)汽車的鋁制殼體，滿足鋁電機(jī)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(shè)計(jì)的臂結(jié)構(gòu)、更大的碳纖維中心管，并且比原始設(shè)計(jì)進(jìn)一步減輕了 20% 以上的重量。這種復(fù)雜的刀具能夠在一次操作中加工三個(gè)大直徑的孔，為汽車零部件制造商節(jié)省設(shè)置時(shí)間和加工時(shí)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(dòng)孔

肯納

新設(shè)計(jì)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(jiǎng)?？霞{通過利用 3D 打印等先進(jìn)制造技術(shù)，改進(jìn)了切屑控制并提高了刀具剛性——這些創(chuàng)新可以幫助電動(dòng)汽車行業(yè)更快、更高效地加工。

左側(cè)為第一代設(shè)計(jì)(9.5千克)，右側(cè)為最新的刀具改進(jìn)設(shè)計(jì)

肯納

在一次操作中加工三個(gè)直徑，3D打印刀具確保加工表面的對(duì)準(zhǔn)直線度和同心度，同時(shí)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(jī)床上也能實(shí)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(shù)，3D打印-增材制造為刀具實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜內(nèi)部和外部特征。根據(jù)3D科學(xué)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(qiáng)大的冷卻液供應(yīng)到切削刃和導(dǎo)向墊。用傳統(tǒng)制造方式經(jīng)濟(jì)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(fù)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(diǎn)。

提升刀具性能的3D打印技術(shù)

根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)觀察，金屬3D打印技術(shù)在制造復(fù)雜的刀具外部結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部冷卻結(jié)構(gòu)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(yīng)用到個(gè)別類型刀具的生產(chǎn)中，從而實(shí)現(xiàn)刀具性能的提升，或?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)制造工藝無法實(shí)現(xiàn)的特殊刀具。

3D科學(xué)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(shí)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(fèi)市場(chǎng)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(chǎng)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(lì)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(diǎn)產(chǎn)品在核心參數(shù)上已經(jīng)達(dá)到國際水平。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院

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

3D科學(xué)谷白皮書

根據(jù)3D科學(xué)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(shù)來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的內(nèi)冷卻流道和復(fù)雜的槽型外型。硬質(zhì)合金刀具則可以通過3DP粘結(jié)劑噴射打印技術(shù)來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)一體化制造。

3DP是一種粘結(jié)劑噴射打印技術(shù)，在這個(gè)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(jié)材料層層打印粘結(jié)起來。這種粘合材料不僅是粉末層之間的粘結(jié)劑，還使得產(chǎn)品具有良好的機(jī)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(qiáng)度、韌性和硬度。3D科學(xué)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(fù)雜的幾何形狀。

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