為一些世界知名的大公司設計、開發全新的切削加工解決方案是一項非常艱巨的任務。“現代工業企業一直在縮短產品交貨期。因此，我們希望客戶都能從我們設計、研發、制造的特種刀具中獲益。”位于德國巴登-符騰堡州的精密工具制造商Guhring公司的PKD多晶金剛石刀具生產經理AlanPearce先生強調說道。
“在我們多年堅持不懈的努力下，我們在縮短特種刀具切削加工工時方面取得了長足的進展。在這一領域中我們要做到的是在超越競爭對手的同時還要盡可能降低開發成本、縮短產品研發周期，這并不是一件容易的事情，而3D打印技術為我們提供了優化改進的可能性。”Pearce先生繼續說道。
3D打印技術將許多復雜的工藝技術集成到一起。從打印碳纖維增強材料的原型樣件到金屬粉末打印的系列刀具。
Guhring公司決定在其技術學院中安裝由Markfoded公司研發生產的MarkTwo型和metalX型3D打印機各1臺。
第一批原型產品是用MarkTwo型3D打印機生產制造的，工程師快速地得到了自己設計的刀具，這也就使刀具產品的研發團隊能夠更早地討論和落實自己設計的刀具解決方案，供內部和客戶使用。在3D打印技術的幫助下，Guhring公司已經完成了在加工設備中用塑料刀具進行空運轉測試。
一旦塑料原型試驗成功，就可以用3D打印機打印金屬粉末材料的原型刀具進行進一步的驗證了。Guhring公司將金屬粉末打印的刀片釬焊到刀體上，安裝到標準刀架上，刀具設計團隊開始進一步驗證冷卻方向的問題，進行實際切削實驗。
獨特的冷卻通道
刀具設計一個要考慮到的重要因素是要將冷卻液和切削液直接輸送到切削刃處，這與切削刀具的使用壽命直接相關，也決定了刀具的使用次數。
“我們的目標是延長刀具的壽命，這也是客戶提出的最主要要求之一。目前，我們正在測試冷卻通道準確地對準切削刃與零件接觸點的刀具，研發團隊很期待看到成果。我們需要打印各種所需的冷卻通道開口，并使冷卻液在刀體內暢通無阻地流動。”Pearce先生說。此外，這一技術也有助于排屑。
3D 打印技術提供了逐層可見的冷卻通道設計自由度。
嚴苛的驗證過程
銑刀的工作環境是十分惡劣的。因此，Guhring公司的研發團隊為3D打印銑刀刀體制定了非常苛刻的測試計劃。
首先，制造出具有鉸刀幾何形狀的工具，以承受垂直載荷并進行小切口。測試是在技術學院進行的，該工具通過了所有測試。隨后，研發團隊對刀尖的幾何形狀進行了一些小的更改，在偏心載荷下進行了測試，以模擬銑削。該工具再次通過了測試。
“我們與特定的客戶一起合作，以便能夠直接對新的銑刀設計方案進行比較。例如設計開發能夠銑削出超高鑄件表面質量的銑刀。3D打印銑刀測試得到的數據表明：新設計的銑刀在高速和偏心載荷作用下具有很好的切削加工性能。”Pearce先生說。
Guhring公司的另一位客戶也積極地參與了這項銑刀設計計劃。新設計的銑刀目前已在整個歐洲市場上市，并使得公司的客戶群不斷擴大。
完整的生產流程
有許許多多組裝切削刀具的可能性。到目前為止，Guhring公司已經成功地使用了鎖緊套、液壓卡盤、快速鎖緊和整體緊固等多種刀體固定方式。
旨在延長刀具使用壽命的冷卻和切屑流動的實際測試。
一旦打印出了3D刀體，操作人員會首先將其清洗干凈，然后用Markforged公司提供的設備進行燒結，然后按照常規工藝技術，例如磨削、釬焊和線切割將其精加工到正確的幾何尺寸、形狀。
在完成全部生產制造過程之后，在這些刀具在包裝出廠發往客戶之前，還要進行動平衡檢驗。Guhring公司的工程師也常常參加客戶的首次試切。
由于在設計制造過程中使用了metalX型3D打印機，Guhring公司因此大大縮短了PKD多晶金剛石刀具的交貨時間。現在，Guhring公司也能夠實現低成本的小批量刀具設計、生產了。而技術研發專家認為：3D打印技術還有巨大的應用潛力可以挖掘。
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