Cemented Carbide (WC-Co): Tungsten Carbide in Metal 3D Printing
Tungsten carbide-cobalt (WC-Co) cemented carbides in metal AM: crack-free binder jetting and laser cladding, hardness up to 1,800 HV, wear tooling and punches.
Cemented tungsten carbide (WC-Co) delivers extreme hardness up to 1,800 HV. Metal Binder Jetting combined with liquid phase sintering enables crack-free complex cutting tools with internal cooling.
- Härtewerte von 1.200 bis 1.800 HV und Druckfestigkeiten über 4.500 MPa für extremen Abrasionsschutz.
- Metal Binder Jetting eliminiert thermische Risse, da der Schmelzpunkt von WC (2.870 °C) im Druckjob nicht erreicht wird.
- Flüssigphasensintern bei 1.400 °C bis 1.450 °C verdichtet das Bauteil auf über 99.5 % der theoretischen Dichte.
- Erlaubt komplexe Schaftfräser und Schnittmatrizen mit konturnahen Innenkühlkanälen ab Losgröße 1.
Technical Specifications & Comparison Matrix
ISO/ASTM 52900| Kriterium | WC-12Co (Binder Jetting + Sintern) | WC-Co (Laser-DED Beschichtung) | Konventioneller Hartmetall-Pressling |
|---|---|---|---|
| Verfahren | Binder Jetting + Vakuumsinterofen | Laserauftragschweißen | Axiales Pressen + Sintern |
| Härte | 1.400 - 1.650 HV | 1.100 - 1.400 HV (Aufmischung) | 1.450 - 1.650 HV |
| Dichte nach Sintern | > 99.5 % (HIP-gesintert) | > 99.0 % | > 99.8 % |
| Freiform-Kühlkanäle | Vollständig möglich (3D gewendelt) | Nicht möglich | Nur lineare Stiftbohrungen |
| Eta-Phasen Risiko | Sehr gering (über C-Pegel steuerbar) | Hoch (Decarburization) | Gering |
Why Binder Jetting Outperforms Laser Melting for WC-Co
Wird WC-Co direkt mit Lasern (LPBF) geschmolzen, verdampft das niedrig schmelzende Kobalt (Siedepunkt 2.927 °C), während sich das Wolframkarbid thermisch in sprödes W2C und metallischen Kohlenstoff zersetzt. Es bilden sich extrem spröde Eta-Phasen (Co3W3C), die das Bauteil zerspringen lassen. Beim Binder Jetting wird das Pulver kalt mit Polymerbindern verklebt: Die chemische Stöchiometrie bleibt 100 % unversehrt. Beim anschließenden Sintern schmilzt lediglich das Kobalt als Flüssigphase und zieht die WC-Partikel kapillar zusammen.
Carbon Window Control during Sinter-HIP
Die Qualität von Hartmetall entscheidet sich am Kohlenstoffgehalt. Ist zu wenig Kohlenstoff vorhanden, entsteht spröde Eta-Phase; ist zu viel vorhanden, scheidet sich freier Graphit ab, der die Festigkeit schwächt. Durch Sinter-HIP-Öfen mit geregelter Methan-Wasserstoff-Atmosphäre bei ca. 1.420 °C und 100 bar Argondruck wird das Kohlenstofffenster präzise austariert und Restmikroporösität restlos eliminiert.
Punches and Drawing Dies with Internal Lubrication
In der Stanz- und Umformtechnik (z. B. Batteriebecherfertigung, Dosenherstellung) stehen Hartmetallmatrizen unter Millionen Hubzyklen. Mit additiver Fertigung werden Kühl- und Schmierkanäle direkt bis 1 mm an die Arbeitskante herangeführt. Schmiermittel tritt mikrodosiert aus, was den Verschleiß um 50 % reduziert und Stanzgeschwindigkeiten verdoppelt.
Frequently Asked Questions (FAQ)
Welcher Kobaltgehalt ist ideal für zerspanende Werkzeuge?
Wie viel schrumpft ein Hartmetallbauteil im Sinterofen?
Können Hartmetallteile nach dem Sintern noch bearbeitet werden?
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