【悉恩悉机床网】硬质合金，由细颗粒的硬质合金由粘结金属硬质合金制成的复合材料，是一种非常硬的材料，经常使用在机械和汽车工程和建材行业。硬质合金模具是钢模的的寿命十几倍乃至几十倍，硬质合金模具高硬度、高强度、耐腐蚀、耐高温并且膨胀系数小，一般都是采用钨钴的硬质合金。

　　硬质合金硬度过高，常规的加工就是研磨加工，用的是金刚石砂轮，抛光用细点的砂轮。其内孔一般只能采用电蚀加工，比如电火花加工，或线切割，甚至使用电解磨削技术。

　　令人惊喜的是，3D打印为硬质合金的加工开辟了一种新的途径。

　　粉末冶金专业知识与3D打印技术结合

　　此前，德国弗朗霍夫（Fraunhofer）的研究人员在2016年已经成功地使用3DP粘合剂喷射三维打印技术生产硬质合金模具。这些3D打印的硬质合金模具比传统方法生产的模具具有更大的几何槽形自由度，可以制成更复杂的几何形状。

　　如今，德国弗朗霍夫协会陶瓷技术和系统研究所（Fraunhofer IKTS）的研究人员又找到了一种新的方法，可以使用熔融长丝制造技术来3D打印更硬的合金。

　　熔融长丝制造技术是塑料3D打印领域常用的技术，用来制造金属，而且是极硬硬质合金，这听起来有些不可思议。

　　3D打印增材制造技术能够实现复杂的几何形状，但到目前为止在硬度和部件尺寸方面受到限制。此前IKTS开发的使用3DP粘合剂喷射三维打印技术生产硬质合金的方法，其金属粘合剂含量对硬质合金制作的硬度带来了一定的限制。

　　而发现通过FFF技术来制造硬质合金的方法对于IKTS研究所来说可以说是水到渠成。最初，IKTS采用FFF工艺生产陶瓷和复合材料。而他们通过新的实验发现，通过在复合长丝中使用更小的金属颗粒，可以实现更硬的打印结果。而几十年来，Fraunhofer IKTS已经获得了成熟的粉末冶金专业知识。因此，研究人员就尝试了将有机粘合剂与硬质合金粉末混合起来，制作成FFF工艺所需的长丝。根据材料结构的不同，可以使用减小的晶粒尺寸和粘合剂含量来特别提高硬质合金的硬度，压缩强度和弯曲强度。

　　当然，这种工艺制造出来的产品还需要进行烧结以去除粘合剂这些化学成分，IKTS研究所通过反复的研究，首次可以制造出具有极低金属粘合剂含量（只有8％的粘合剂含量）的硬质合金，细晶粒尺寸低于0.8微米，获得高达1700 HV10的极硬硬质合金。

　　IKTS研究所制造的硬质合金并非是直接制造出来，而是一种间接金属3D打印技术。间接金属3D打印技术，故名思意是指通过金属3D打印过程所获得的金属零件并不是最终的零件，而是需要通过高温炉的热处理过程将金属零件中的化学物质去除，从而获得致密的金属零件。惠普新公布的金属喷射3D打印技术也属于间接金属3D打印技术。

　　当前间接金属3D打印技术包括多种不同的技术，一大类是以惠普，Exone,Desktop Metal, 3DEO, Markforged所代表的binder jetting（粘结剂喷射）技术，另一类是以Xjet为代表的NanoParticle Jetting技术，第三类是Prodways与CEA Tech LITEN 开发的以树脂为间接体的金属3D打印技术，第四类是熔融长丝制造技术。

　　而IKTS 研究所则是采用了第四类间接金属3D打印技术：FFF熔融长丝制造技术。

　　当然FFF熔融长丝制造技术并不新奇，典型代表性企业Desktop Metal和Markforged公司已经推出基于FFF熔融长丝制造技术的商业化3D打印设备，其中Desktop Metal的Studio系统正是属于此类技术。