瑞典跨國工程公司山特維克宣布開發(fā)一種新型可 3D 打印硬質合金。該材料以前僅用于通過其他技術進行制造，具有獨特堅韌的鈷和碳化鎢基體結構，使其具有生產具有適合苛刻應用的特性的零件所需的耐用性。山特維克說，使用內部開發(fā)的工藝，它現(xiàn)在已經提出了一種新的硬質合金粉末，它可以更快地被 3D 打印成比其他鋼或合金生產的物體壽命“長達 20 倍”的物體。

“我們的粉末經過優(yōu)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(huán)境和批量生產中使用，”山特維克增材制造首席產品經理 Anders Ohlsson 解釋道。 “同樣值得一提的是，3D 打印硬質合金的能力大大加快了我們的上市時間。原型制作過去需要 6 到 12 個月，而現(xiàn)在我們的交貨時間是幾周的問題。山特維克開發(fā)了獨一無二的粉末和工藝。”

山特維克的 3D 打印產品組合

山特維克的業(yè)務涵蓋金屬切削、數(shù)字制造、采礦和建筑行業(yè)，但其 3D 打印業(yè)務通常專注于粉末開發(fā)以及咨詢和制造服務。在材料方面，該公司花費了超過 15 年的時間建立了廣泛的 Osprey 3D 打印合金產品組合。這些粉末在山特維克的一個氣體霧化塔內部生產，可以定制以適應任何印刷技術，顆粒大小從 5 到 500 微米不等。該公司的 Osprey 金屬產品范圍從 1 公斤到 6,000 公斤不等，現(xiàn)在可以從鋼材擴展到鎳基高溫合金，使其能夠滿足各種應用需求。

最近應用這些材料的一種方式是作為 GE Additive 的 Binder Jet Beta 合作伙伴計劃的一部分。繼 2020 年底達成戰(zhàn)略合作伙伴關系后，山特維克已使用其 Osprey 粉末來提供 GE Additive 的 H2 Binder Jet 3D 打印機測試系統(tǒng)，以換取能夠將機器本身用于生產目的。自一年前收購 BEAMIT 的股份以來，該公司還試圖擴大其增材制造能力的極限。例如，山特維克與其部分子公司合作，現(xiàn)已開發(fā)出 3D 打印超級雙相不銹鋼零件的能力，最近，它已開始在 Boliden 的礦山中試用 3D 打印，以提高鉆機的性能部分。

一種新的硬質合金

由于其獨特的復合結構，其中耐磨相通過延展性金屬粘合劑粘合在一起，硬質合金具有生產金屬切割、農業(yè)、食品和石油和天然氣應用零件所需的強度。話雖如此，由于其固有的硬度，硬質合金可能難以加工，尤其是加工成具有復雜幾何形狀的部件。自 1932 年以來，山特維克一直在使用此類材料，因此利用其專業(yè)知識開發(fā)了一種克服這一問題的方法，即采用具有“卓越耐磨性能”的新型粉末形狀。

這種粉末是通過一種未公開的“專利工藝”開發(fā)的，據說可以生產與以前相同的超堅固部件，同時還可以利用 3D 打印帶來的減少浪費和增加設計自由度?！霸谀臉I(yè)務中實施增材制造時，您基本上消除了所有以前的設計限制——使您能夠專注于根據運營需求和要求設計組件，而無需適應特定的形狀或形式，”Ohlsson 補充道。 “到目前為止，硬質合金是 3D 打印形狀中最堅硬的材料之一，即使不是最堅硬的材料。”

使用山特維克的硬質合金 3D 打印的少數(shù)零件。圖片來自山特維克。

為了展示其新粉末的潛在應用，山特維克 3D 將其打印到拉絲筆尖中，作為最近研發(fā)項目的一部分。據該公司稱，該部件具有閉環(huán)螺旋冷卻通道，使其能夠在保持線材干燥的同時實現(xiàn)高效冷卻，這是“如果沒有增材制造就不可能實現(xiàn)的”。

點評：展望未來，山特維克認為，這種材料的“極端耐用性”現(xiàn)在將使其非常適合“希望優(yōu)化生產效率的行業(yè)”的需求，尤其是那些“在具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中運行”的行業(yè)。山特維克增材制造業(yè)務部經理 Mikael Schuisky 博士總結道：“憑借我們在材料技術方面的長期經驗以及我們在增材價值鏈方面的專業(yè)知識，我們能夠以其他人無法企及的速度進行創(chuàng)新。這使我們在推動 3D 打印工業(yè)化轉變方面處于獨特的地位，并證明可持續(xù)制造不僅是可能的——它已經在發(fā)生。”

山特維克的 3D 打印硬質合金拉絲筆尖。圖片來自山特維克。

高強度材料的進展

盡管山特維克的硬質合金突破無疑令人印象深刻，但它遠不是第一個開始研究這種材料的 3D 打印潛力的公司。事實上，早在 2019 年，VBN Components 的硬質合金 Vibenite 480 材料就獲得了 MM Maschinenmarkt 的增材制造創(chuàng)新獎。

在其他地方，還開發(fā)了許多其他“超級合金”，特別是考慮到高強度部件的增材制造。去年年初，加州大學圣巴巴拉分校和橡樹嶺國家實驗室的研究人員透露，他們已經提出了一種新的抗缺陷 3D 打印高溫合金，能夠克服高溫 PBF 生產部件中經常出現(xiàn)的開裂問題。

同樣，Rosswag Engineering 不久前對其鎳基 Waspaloy 進行了鑒定，據說這種材料具有出色的耐腐蝕性和抗氧化性。在公司的初始測試中，Waspaloy 的拉伸強度為 1403 MPa，斷裂伸長率為 21%，使其具有優(yōu)于 Inconel 718 等金屬的優(yōu)越性能，這些金屬通常用于滿足要求苛刻的航空航天應用。

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