3D打印并非是“新鲜”的技术，这个思想起源于19世纪末的美国，并在20世纪80年代得以发展和推广。中国物联网校企联盟把它称作“上上个世纪的思想，上个世纪的技术，这个世纪的市场”。

目前，中国的3D打印应用主要集中在家电及电子消费品、模具检测、医疗及牙科正畸、汽车及其他交通工具、航空航天等领域。我国的歼-20战机的制造也运用了3D打印技术。

对于制造业来说，站在减材制造的对立面，精密度更高，更具个性化，3D打印无疑会对金属切削和刀具工具带来冲击；但是在成本和材料方面，3D打印又面临着高成本，材料技术限制等难点。

对于复杂刀具的结构以及特殊的内冷结构上，3D打印从源头改变了基础的刀具制造，如山特维克可乐满、玛帕、高迈特等知名刀具制造商，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。

德国高迈特（KOMET® GROUP）生产的3D打印刀具

3D打印刀具制造的主要应用：

• 刀具特殊槽型
• 负责的内冷孔
• 非标刀具
• 难加工的耐磨材料
• 表面织构/表面微造型
• 硬质合金涂层

顶尖品牌在3D打印刀具的探索

山特维克可乐满——铣刀轻量化制造

山特维克的Osprey金属粉末部门提供各种专为增材制造(AM)设计的气体雾化金属粉末。目前已经推出了轻量化的CoroMill®390铣刀，这款刀具将金属3D打印与减震Silent Tools™刀柄相结合。

应用3D打印技术的主要目标是减少刀具的重量，以改善长悬伸时的刀具性能。最终通过金属3D打印技术和钛金属材料实现了这一设计方案，最大限度的减少了质量和距离，从而提高了金属去除率。

CoroMill®390铣刀与Silent Tools™刀柄的组合

铣刀经过了拓扑优化设计减轻了重量，制造材料也由以往使用的工具钢更换为钛，从而兼具轻量化与强度。

肯纳金属——新增金属增材制造部门

已成立其3D打印材料和生产业务部门——肯纳金属增材制造（Kennametal Additive Manufacturing）。这个新的业务部将结合肯纳金属原先在材料科学、耐磨解决方案方面的经验与增材制造能力，以提供高性能的金属增材粉末和用于磨损、腐蚀以及高温环境下的全成品3D打印零件。

目前，肯纳金属增材制造已经向石油、天然气和电力行业的客户提供了首批生产零件。这些高性能的磨损部件的打印材料是专门为3D打印设计和优化的，包括Kennametal KAC89碳化钨和Stellite 6 AM（一种耐磨的钴铬合金）。

号恩——非标刀具定制

号恩（Horn）应用选区激光熔化3D打印技术直接制造特殊刀具和刀柄。目前号恩使用的金属3D打印设备最大构建区域为300×300×300mm，使用的金属粉末材料是ALSi10Mg铝合金和1.4404不锈钢。

微观ALSi10Mg铝合金粉末——《机械工程材料》

所有的刀具增材制造工艺都是由号恩原厂完成，因此可以迅速响应客户要求，生产各异的刀具，包括客户需求结合增材制造技术的优势和特点，设计特殊的刀具结构，并选择合适的粉末参数；也可以按客户要求生产半成品或成品。

Horn为客户特殊开发的刀具

玛帕——复杂内冷孔、更小直径的钻头

玛帕（MAPAL）通过Concept Laser的选区激光熔化设备制造QTD系列可换钻头。QTD钻头未使用3D打印的直径是≥13mm，其中一个原因是为了保证冷却液的供给。刀体越小冷却孔就越小，标准中央冷却液供应对刀具性能的不利影响就越大，同时更小的冷却通道减少了进入到可换刀头的冷却液供应量。小直径的钻头通常不能带有螺旋内冷孔，但通过增材制造技术，玛帕制造出带有内冷孔的小直径钻头，钻头直径在8-12mm之间。

MAPAL QTD钻头

钻头中的可更换部分与通常的圆形形状不同，该结构优化了几何惯性矩和流速，测试发现这种类型的横截面使冷却液流量增加30%，这种结构通过传统的制造方式是无法实现的。

MAPAL 首款3D打印刀柄

另外针对传统刀柄的耐热性差的特点，玛帕也有利用选区激光熔化3D打印技术和钢基金属粉末来制造刀柄，可以显著提高热传导能力。

哈尔滨理工大学—硬质合金刀具与刀片

哈尔滨理工大学通过3DP粘合剂喷射3D打印技术解决了现有3D打印技术无法生产硬质合金刀具以及现有技术在刀具制备的微织构存在一些缺陷等问题，进而提出一种基于3D打印技术的微织构硬质合金球头铣制备方法。

直接金属 3D 打印

由于3D打印的成本和材料受限，目前还是无法完全替代传统的减材制造，金属切削加工和刀具的使用还是制造业的首选技术；在刀具制造上，也只是画龙点睛的用于特殊应用刀具制造；未来3D打印技术在机械加工的“切磋”与融合， 还需要企业在研发上下功夫，寻求更多共存的方式。

*部分选自《3D打印与金属切削刀具白皮书》