使用寿命提升20倍，山特维克推出3D 打印超耐用新型硬质合金

2022年4月14日，南极熊获悉，瑞典跨国工程公司山特维克宣布开发了一种新型的可3D打印硬质合金。这种材料以前只通过其他技术用于制造，它具有独特的钴和碳化钨基体坚韧结构，使其具有所需的耐用性，可以生产高要求、高性能部件。

山特维克说，他们通过内部开发的工艺制备出这种新型硬质合金粉末，可以更迅速地将其3D打印成物体，与其他钢或合金生产的物体相比，其使用寿命 "可延长20倍"。

山特维克增材制造部首席产品经理Anders Ohlsson解释说："我们的粉末经过优化，可以打印出外观漂亮、工作良好的部件，并且适合在实际应用、苛刻环境和批量生产中使用。值得一提的是，3D打印硬质合金的能力也极大地加快了我们的上市时间。原型制作过去需要6-12个月，而现在我们的交货时间只需几周，这得益于山特维克的独一无二的粉末和工艺。”

山特维克的3D打印产品组合

虽然山特维克的业务涵盖了金属切割、数字制造、采矿和建筑行业，但其3D打印业务一般集中在粉末的开发，以及咨询和制造服务。

在材料方面，山特维克公司花了15年多时间建立了广泛的Osprey 3D打印合金组合。这些粉末在通过气体雾化塔进行生产，可根据任何打印技术进行定制，其颗粒大小从5微米到500微米不等。该公司的Osprey金属系列的批量从1到6,000公斤不等，现在从钢到镍基超合金都有，使其能够满足各种应用。

最近，这些材料在GE增材公司Binder Jet Beta合作伙伴计划中被应用到。根据2020年底达成的战略伙伴关系，山特维克利用其Osprey粉末为GE Additive的H2 Binder Jet 3D打印机提供测试机制，以换取对这款机器的生产使用权。

自从一年前收购了BEAMIT的股份后，山特维克还试图扩大其增材制造能力的极限。例如，山特维克与其零件子公司合作，现已开发出3D打印超级双相不锈钢零件的能力，最近，它开始在Boliden的矿场试用3D打印，作为提高钻机零件性能的一种手段。

△山特维克利用其先前开发的超级双相钢，3D打印出一个优化后的海上叶轮（如图）。图片来自山特维克。

一种新的硬质合金

硬质合金由于其独特的复合结构，即耐磨相被韧性金属粘结剂粘结在一起，使其具有产生金属切割、农业、食品和石油及天然气应用部件所需的强度。

尽管如此，由于其固有的硬度，硬质合金在加工时可能具有挑战性，特别是加工成具有复杂几何形状的部件。自1932年以来，山特维克一直在处理这类材料，尝试用其专业知识，开发出一种具有 "卓越耐磨特性 "的新粉末，以克服这一问题。

这种粉末是通过一种未公开的 "专利工艺 "开发的，据说可以生产出与以前一样的超硬部件，同时还可以利用3D打印带来的减少浪费和增加设计自由度。

Ohlsson补充说："当在你的业务中实施增材制造时，你基本上消除了以前所有的设计限制，使你能够专注于根据操作需要和要求来设计部件，而不必适应特定的形状或形式。硬质合金是非常坚硬的材料之一，我们的工作在3D打印坚硬材料领域具有非凡的意义。

△用硬质合金3D打印的零件。图片来自山特维克。

为了展示这款新粉末的潜在应用，山特维克将其3D打印成拉丝笔尖，作为最近一个研发项目的一部分。据该公司称，这一部件具有闭环螺旋式冷却剂通道，使其能够实现高效冷却，同时保持线材干燥，这是那些传统制造方法实现不了的。

展望未来，山特维克认为，这种材料的极端耐用性将使其非常适合那些有着生产效率优化需求的行业，特别是那些在挑战性环境中进行作业的行业。

山特维克增材制造事业部经理Mikael Schuisky博士总结说："由于我们在材料技术方面的长期经验，加上我们在增材价值链上的专业知识，我们可以以很短的速度进行创新。这使我们在推动3D打印工业化的转变方面具有独特的优势，并证明可持续制造不仅是可能的，而且已经在发生。对我们来说，硬质合金的3D打印是自然的下一步，比较我们已经完善了这些材料几十年了。"

△山特维克的3D打印碳化钨拉丝笔尖。图片来自山特维克

高强度材料的进展

尽管山特维克的硬质合金突破无疑令人印象深刻，但它远不是第一个开始研究该材料3D打印潜力的人。事实上，早在2019年，VBN Components的硬质合金Vibenite 480材料就赢得了MM Maschinenmarkt的增材制造创新奖。

在其他地方，一些其他的 "超级合金 "也被不断开发出来，特别是高强度部件的增材制造。去年年初，加州大学圣巴巴拉分校和橡树岭国家实验室的研究人员透露，他们已经设计出了一种新的抗缺陷3D打印超级合金，能够克服高温PBF生产的部件中经常出现的裂纹问题。

同样，Rosswag工程公司在前段时间对其镍基Waspaloy合金进行了鉴定，据说这种材料具有良好的耐腐蚀性和抗氧化性。在该公司的初步测试中，Waspaloy显示出1403MPa的抗拉强度和21%的断裂伸长率，使其具有比Inconel 718等金属更优越的性能，这些金属通常应用于航空航天等有着苛刻要求的领域。