Kennametal 利用 3D 打印刀具帮助汽车供应商 Voith 加速金属切削创新
Kennametal 在屡获殊荣的电动汽车加工 3D 打印定子孔刀具取得巨大成功的基础上，又再接再厉，为 Voith 开发出了一款创新型 3D 打印变速箱壳体刀具，将重量减轻约 45%，并将加工时间缩短约 50%。
随着汽车零部件变得越来越复杂，要求越来越严格，零部件制造商需要复杂的刀具解决方案来加工这些部件。然而，这带来了挑战，因为这样的刀具可能会非常重，以至于无法在加工中心、换刀装置和刀库上高效操作。机床操作人员也可能很难使用刀具。
在最近的一项合作中，工业技术领导者 Kennametal 和驱动技术领先供应商 Voith展示了 3D 打印或增材制造如何为开发更轻便的新型刀具解决方案提供途径，以便新的解决方案能够克服这些挑战，同时还能提高生产力和效率。
这些挑战包括：用现有加工中心加工多个，且公差要求严格的大直径孔
Voith 需要一种创新型解决方案，以进一步优化变速箱壳体的加工工艺。该公司需要一种能够在一次性加工多个孔的台阶刀具，以达到所需的公差。该刀具还需要在主直径上有两个有效的切削刃，以实现指定的加工节拍。最后，该刀具的重量必须小于 12 千克，以满足刀库换刀和扭矩的要求。
产品工程经理 Werner Penkert 表示：“精加工具有多个直径达 350 毫米、公差等级为 IT7 的孔的大型铝质壳体是一项要求苛刻的应用”，“要加工这些公差要求如此严格的大直径孔，我们需要刚性非常好的刀具，这通常意味着这些刀具会很重。当使用传统方法制造时，这类应用的典型刀具解决方案可能重达 25 千克，对于现有机床或使用该刀具的操作员来说都太重了。”
Voith 团队对 Kennametal 如何利用 3D 打印来生产用于电动汽车加工的轻型定子孔刀具很感兴趣，于是求助于这位行业技术领导者合作开发解决方案。
Voith 生产技术总监 Friedrich Oberländer 表示：“Kennametal 的创新 3D 打印方法让我们兴奋不已，并激励我们携手走上这条道路。”
该解决方案：Kennametal 在增材式设计和 3D 打印方面的专业知识
在定子孔加工方面，Kennametal 利用其在金属增材制造方面的专业知识以及增材设计的概念来满足 Voith 传动刀具的苛刻要求。
在传统减材制造中，通过去除多余的材料来减轻重量。但是有了 3D 打印，制造商可以从零开始，只将材料放在需要的地方，从而能够生产出传统制造工艺无法实现的更轻、更复杂的几何形状。
为了充分利用增材制造的设计自由，Kennametal 采用了增材式设计，这是一种迭代工艺，可优化 3D 打印部件的设计，以满足特定的应用要求。增材设计过程通常会产生复杂的有机形状，让人联想到自然界中的各种结构。
就 Voith 刀具而言，增材式设计直接解决了刀具上的切削力问题，使 Kennametal 能够设计出一款在稳定性、刚性、平衡和冷却液供应方面都得到了优化的解决方案，且重量仅为 11.5 千克。
Kennametal 不仅在增材制造方面，而且在加工方面也应用其专业知识来生产刀具。刀槽经过精密加工，可与 Kennametal 成熟的 RIQ 刀片技术结合使用。
“增材制造是我们解决方案中的一种，但我们也运用在精密加工方面的精深专业知识开发出了一种新型解决方案，可有效解决加工多个大直径深孔的挑战”，Penkert 说道。
Kennametal 的 3D 打印变速箱壳体刀具的设计模仿了自然界中的有机形状，在减轻重量的同时，还为客户 Voith 减少了 50% 的加工时间。图片来源：Kennametal
结果：加工时间缩短 50%
Kennametal 与 Voith 密切合作，制造了一款原型刀具，并在位于德国菲尔特的演示中心进行测试。该演示中心是其全球测试和演示中心网络的一部分，Kennametal 在这些演示中心与客户合作设计、迭代和验证加工解决方案。
该解决方案尤其在满足制造和零件质量要求方面充满挑战性。演示中心的设计仿真、增材制造和实际测试使团队能够验证加工结果。随后，Voith 在现场进行了首次测试，然后又在批量生产中进行了长期测试。进一步落实了客户的要求，共同完善并最终确定了该刀具。
“自第一次使用Kennametal刀具，就展现了出色的质量和性能，加工时间缩短了 50%，同时，仍然符合精度和表面光洁度要求。此外，刀具重量的轻量化减少了刀库、换刀装置和主轴的负载，从而有效地降低了维护成本”，Oberländer 如是说。“我们与 Kennametal 的合作清楚地表明，增材制造在这种合作伙伴关系中的应用方面具有巨大的创新潜力。”
