引言：根據(jù) SmarTech Analysis 的《2020-2029 年一般工業(yè)和工具行業(yè)增材制造的市場機會》（文章末尾的報告鏈接），預(yù)計到 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)）的一個缺點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，或者在使用過程中工具可能會從機器上掉下來。  

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，以滿足個別部件的需求，而3D打印有助于實現(xiàn)了這種靈活性。

該公司的3D打印切割工具持續(xù)時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)一個以其尺寸占據(jù)整個打印床的部件仍然需要長達24小時。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)計自由度，3D打印可以以其他制造方法無法完成的方式進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)濟方式。減輕重量也是一種可能。在一個例子中，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，購買現(xiàn)成的這些部件可能比使用3D打印機來生產(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大這一過程。

相關(guān)報告地址：https://www.smartechanalysis.com/reports/market-opportunities-for-additive-manufacturing-in-the-general-industry-and-tooling-sector-2020-2029/