根据3D科学谷的市场观察，混合动力汽车与电动汽车零部件企业对轻型机械加工刀具的需求不断增长，为了满足新能源汽车制造企业的需求，此前，3D科学谷分享过机械加工刀具制造商肯纳金属（ Kennametal）开发了一种轻量化镗孔刀具，这款镗刀是通过增材制造-3D打印技术制造的，用于加工新能源汽车电机定子。
根据3D科学谷的了解，肯纳的这款3D打印刀具经过不断的设计迭代，与第一代刀具相比，重量进一步减轻了 20%，带有碳纤维主体的 3D 打印定子钻孔刀具重 7.3 公斤。
3D打印刀具
© 肯纳
更精确的孔
根据3D科学谷，无论是3DP技术用于硬质合金刀具的制造还是LPBF技术用于金属刀头和刀柄的制造，3D打印技术在刀具领域的制造方面占有越来越重要的位置。
更简单、更方便、更精密
镗孔加工刀具的作用是将工件上原有的孔进行扩大或精化，其特征是修正下孔的偏心、获得精确的孔的位置，取得高精度的圆度、圆柱度和表面光洁度。镗孔加工作为一种高精度加工法往往被使用在最后的工序上。例如，各种机器的轴承孔以及各种发动机的箱体、箱盖的加工等。与其它机械加工相比，镗孔加工是属一种较难的加工。随着加工中心的普及，现在的镗孔加工只需要进行编程、按扭操作等。正因为这样，就需要有更简单、更方便、更精密的刀具来保证产品的质量。
新能源汽车的零部件通常通过更小、低马力的CNC加工中心加工的，这类加工中心需要更轻的加工刀具。肯纳的3D打印刀具仅重 7.3 公斤，为了确保在加工中心上快速更换刀具， Kennametal 推出了下一代 3D 打印刀具，用于加工电动汽车的铝制壳体，满足铝电机主体镗孔加工的精度、圆度和表面光洁度的需求。
3D打印刀具
© 肯纳
该刀具的最新版本具有全新设计的臂结构、更大的碳纤维中心管，并且比原始设计进一步减轻了 20% 以上的重量。这种复杂的刀具能够在一次操作中加工三个大直径的孔，为汽车零部件制造商节省设置时间和加工时间，并提供最高的精度和表面质量。
翼型臂内部有冷却液流动孔
© 肯纳
新设计的刀具最近根据读者和行业专家的投票获得了 MM MaschinenMarkt 的生产和制造类别的最佳行业奖。肯纳通过利用 3D 打印等先进制造技术，改进了切屑控制并提高了刀具刚性——这些创新可以帮助电动汽车行业更快、更高效地加工。
左侧为第一代设计(9.5千克)，右侧为最新的刀具改进设计
© 肯纳
在一次操作中加工三个直径，3D打印刀具确保加工表面的对准直线度和同心度，同时显着减少加工节拍。轻巧的3D打印组合刀具即使在功能较弱的机床上也能实现更快的刀具更换和旋转。
翼型臂采用贯穿式冷却液和 RIQ 铰孔技术，3D打印-增材制造为刀具实现了复杂内部和外部特征。根据3D科学谷的了解，翼型臂确保无忧的排屑，该臂通过冷却液确保精确和强大的冷却液供应到切削刃和导向垫。用传统制造方式经济地生产这将是困难或不可能的，但3D打印使肯纳能够实现甚至如此复杂的内部特征。此外，肯纳金属 RIQ 铰孔系统具有易于直径调整和无故障安装新刀片的特点。
提升刀具性能的3D打印技术
根据3D科学谷的市场观察，金属3D打印技术在制造复杂的刀具外部结构以及内部冷却结构方面占有了一席之地，山特维克可乐满、玛帕、高迈特等世界上著名刀具制造商，已将金属增材制造工艺应用到个别类型刀具的生产中，从而实现刀具性能的提升，或实现传统制造工艺无法实现的特殊刀具。
© 3D科学谷白皮书
国内切削刀具行业起步较晚，但是随着汽车、航空、军工、模具、制冷、电力等精密制造业的快速发展，近年来行业实现了跨越式发展。根据前瞻产业研究院，中国切削刀具行业消费市场规模保持在400亿元左右，金属切削刀具主要包括硬质合金刀具、高速钢刀具和其他刀具(包括陶瓷刀具、超硬刀具等)。其中高速钢刀具和硬质合金刀具在我国切削刀具市场中占据重要地位。
随着现代制造业的蓬勃发展以及国家政策的鼓励扶持，我国数控刀具行业涌现出了诸如株洲钻石、厦门金鹭、上海工具厂、天工国际、森泰英格、恒锋工具、沃尔德等为代表的优秀企业，上述企业的部分重点产品在核心参数上已经达到国际水平。前瞻产业研究院
根据3D科学谷的市场观察，目前在刀具制造中应用的3D打印技术主要有两种。一种是LPBF选区激光熔化3D打印技术，用于制造金属刀具特殊的槽形或者刀具内部复杂的冷却通道；一种是3D科学谷在之前的文章中提到的3DP粘结剂喷射技术。
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根据3D科学谷，目前金属材质的刀具可以通过LPBF选区激光熔化3D打印技术来实现复杂的内冷却流道和复杂的槽型外型。硬质合金刀具则可以通过3DP粘结剂喷射打印技术来实现结构一体化制造。
3DP是一种粘结剂喷射打印技术，在这个过程中，陶瓷硬质材料的粉末颗粒，包括碳化钨颗粒通过含钴、镍或铁的粘结材料层层打印粘结起来。这种粘合材料不仅是粉末层之间的粘结剂，还使得产品具有良好的机械性能并能生产完全致密的部件，甚至可以选择性地调整弯曲强度、韧性和硬度。3D科学谷了解到这些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。
无论是3DP技术用于硬质合金刀具的制造还是LPBF技术用于金属刀头和刀柄的制造，3D打印技术在刀具领域的制造方面占有越来越重要的位置。
知之既深，行之则远，3D科学谷为业界提供全球视角的增材与智能制造深度观察，有关刀具增材制造领域的更多分析，请关注3D科学谷发布的《3D打印与金属切削刀具白皮书》。
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