根據3D科學谷的市場研究，傳統注塑成型工藝制造的硬質合金工件流程中的脫脂，燒結過程與粘結劑噴射金屬3D打印技術所需要的后處理過程是一致的。

那么按照這個邏輯去思考，包括Binder Jetting粘結劑噴射，粉末擠出3D打印等3D打印技術是否可以替代注塑成型工藝或粉末冶金工藝，成就無需模具，且內部結構更為復雜的硬質合金工件呢？本期，3D科學谷一起通過幾個典型案例，與谷友一起來洞悉正在上升的硬質合金3D打印。

▲ 肯納金屬通過Desktop Metal的粘結劑噴射3D打印技術制造的硬質合金刀具組件

? 肯納金屬

肯納金屬

Kennametal肯納金屬于2021 年 9 月 13 日宣布推出 KAR85-AM-K，這是其用于金屬增材制造的最耐腐蝕的碳化鎢牌號。它可與 Kennametal 的粘合劑噴射 3D 打印功能結合使用，以生產完整的耐磨部件。通過 KAR85-AM-K，Kennametal 將 3D 打印的優勢（例如更大的設計靈活性和更短的交貨時間）與傳統硬質合金的性能相結合，為石油和天然氣、發電等領域的客戶生產高性能零件。使用新等級制造的組件已經在與選定的客戶進行現場試驗。

? 肯納金屬

肯納金屬將新型 KAR85-AM-K 牌號的卓越耐磨性和耐腐蝕性與粘合劑噴射 3D 打印方面的深厚專業知識相結合，提供了兩全其美的優勢——傳統碳化鎢非常理想的材料特性和增材制造帶來的設計靈活性——用于在最苛刻的應用中走得更遠的高性能組件。

KAR85-AM-K提供類似于其傳統對應等級 CN13S 的耐腐蝕和耐磨性能。結合 粘結劑噴射3D打印技術帶來的增材制造能力，KAR85-AM-K 可生產出完全致密、耐腐蝕的部件，達到或超過傳統制造的硬質合金部件的性能。

? 3D科學谷白皮書

與標準鈷基鎢牌號相比，新牌號成分具有鈷、鎳和鉻的專有混合物，可提高耐腐蝕性。這是肯納金屬公司開發的第二個商用硬質合金牌號，用于其粘合劑噴射增材制造工藝，也是該公司針對 3D 打印優化的高性能金屬粉末組合的最新成員。此前，肯納金屬于2021年還推出了符合激光束粉末床熔融（PBF-LB）增材制造標準的硬質合金粉Stellite21，Stellite21具有鈷鉻鉬合金基體，該基體包含分散的硬質碳化物，這些硬質合金可以增強合金并增加硬度，同時降低材料的延展性。它還具有出色的耐腐蝕性能和抗熱，機械沖擊性能。

山特維克

山特維克于2022年4月宣布通過引入具有卓越耐磨性能的 3D 打印硬質合金繼續擴展其增材制造產品。山特維克開發了獨特的粉末和工藝。3D科學谷了解到山特維克的粉末經過優化，可打印外觀精美、效果良好的組件，并且適合在實際應用、苛刻環境和批量生產中使用。值得一提的是，3D 打印硬質合金的能力大大加快了產品的開發與商業化時間。原型制作過去需要 6 到 12 個月，而現在開發到商業化的交貨時間是幾周的問題。

山特維克

許多人一直在與傳統硬質合金制造所帶來的設計限制作斗爭——這使得這些部件的全部潛力無法實現。山特維克通過實施增材制造，可以高效地生產幾乎任何復雜幾何形狀的一系列產品，從而在各個行業實現改進的功能。與增材制造特別相關的是具有流體通道、端口和類似部件的組件，因為通道和其他任意空腔很難鉆孔，但3D打印起來沒有問題。

弗勞恩霍夫

在硬質合金的3D打印方面，國際上，德國弗勞恩霍夫（Fraunhofer）研究所的研究人員早先就成功地使用粘結劑噴射3D打印技術生產硬質合金刀具。通過3DP打印硬質合金粉末，研究所能夠輕松創建復雜的設計。在這個過程中，陶瓷硬質材料的粉末顆粒，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合劑，還使得產品具有良好的機械性能并能生產完全致密的部件，甚至可以選擇性地調整彎曲強度、韌性和硬度。后續的處理包括燒結處理，得到與傳統加工方式一致的硬質合金模具緊實度。

TECNALIA

根據3D科學谷的市場觀察，西班牙TECNALIA 利用其科學研究知識幫助公司通過顛覆性粘結劑噴射技術取得成功。粘結劑噴射增材制造克服了需要支撐的增材制造工藝的局限性，可用于加工所需但難以加工的硬質金屬和工具鋼，設計自由度使提高性能的冷卻通道能夠直接集成到設計中。

升華三維

國內，升華三維在致力于高溫合金、難熔金屬等特種金屬及特種合金零部件靈活定制設計制造的同時，正升級為面向鎢部件高密度、大尺寸、規模化生產的卓越3D打印解決方案提供商。

PEP-粉末擠出3D打印技術，是基于粉末冶金工藝而形成的新型3D打印技術。升華三維自主研發的鎢合金顆粒料UPGM-96WNIFE，與市場上涉及到的鎢合金3D打印粉末所不同的是，它用于粉末擠出這一間接金屬3D打印技術。正是由于其熱融擠壓系統操作簡單、將打印與脫脂燒結分開、有效實現對材料的控制與成形等多項優勢，為鎢合金應用領域帶來了高效以及更優性價比的批量生產解決方案。

▲ 鎢合金屏蔽件(生坯)

? 升華三維

在開發顆粒材料的同時，升華三維對鎢合金屏蔽件的3D打印和脫脂燒結的工藝控制進行研究，以完美掌握影響鎢合金致密化的關鍵工藝參數。通過PEP技術，能夠在無模具的情況下將鎢合金顆粒料成型，然后再結合傳統的脫脂燒結等工藝進行后處理，獲得最終的密度和強度。

一些有中空或多孔結構和不能直接切割的零部件用傳統方法很難制造出來，升華三維的PEP特色工藝實現一體化打印制造，縮短了時間周期，也使得鎢合金屏蔽件得到更多性能的優化。

知之既深，行之則遠。基于全球范圍內精湛的制造業專家智囊網絡，3D科學谷為業界提供全球視角的增材與智能制造深度觀察。有關增材制造領域的更多分析，請關注3D科學谷發布的白皮書系列。