荷蘭K3D推出多孔金屬3D打印刀具，“空氣屏障”解決面團(tuán)切割粘連難題

南極熊導(dǎo)讀：在食品加工行業(yè),，尤其是面團(tuán)處理環(huán)節(jié)中，切割設(shè)備的性能對(duì)生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量具有至關(guān)重要的影響,。長(zhǎng)期以來(lái),，生產(chǎn)商一直面臨一個(gè)普遍難題——面團(tuán)在切割過(guò)程中容易粘附在刀具上。這不僅導(dǎo)致切口不干凈,，影響面團(tuán)的形狀和后續(xù)發(fā)酵,，還需頻繁清洗設(shè)備以保證衛(wèi)生與切割效果，進(jìn)而造成了不必要的時(shí)間與經(jīng)濟(jì)成本。

2025年4月8日,，南極熊獲悉,，為解決這一頑疾，荷蘭的合同制造商 K3D 聯(lián)合機(jī)械專家,，開(kāi)發(fā)出了一種革命性的金屬3D打印多孔刀片,，憑借精妙可控的工程孔隙結(jié)構(gòu)和氣壓輔助系統(tǒng)，有效防止面團(tuán)粘附刀面,，實(shí)現(xiàn)更干凈高效的切割過(guò)程,。

K3D 公司的創(chuàng)新之路

K3D 是一家專注于金屬 3D 打印的合同制造商，其母公司 Royal Kaak 是一家為工業(yè)烘焙行業(yè)提供設(shè)備和解決方案的知名企業(yè),。RoyalKaak 旗下的 K3D 在十年前涉足增材制造領(lǐng)域,，旨在通過(guò)先進(jìn)的 3D 打印技術(shù)為母公司及其他行業(yè)客戶提供更具創(chuàng)新性和高效性的產(chǎn)品和服務(wù)。

在 3D 打印技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中,，K3D也曾面臨諸多挑戰(zhàn),，其中之一便是孔隙率問(wèn)題。在金屬 3D 打印中,，孔隙率通常被視為缺陷,，因?yàn)樗赡軐?dǎo)致部件的機(jī)械性能下降。然而,，K3D 的技術(shù)團(tuán)隊(duì)通過(guò)不斷研究和實(shí)踐,，成功掌握了控制孔隙率的技術(shù)，并將其應(yīng)用于實(shí)際產(chǎn)品中,，開(kāi)發(fā)出了具有工程孔隙度的多孔刀片,。

創(chuàng)新設(shè)計(jì)：3D打印+工程孔隙+氣壓輔助

K3D 所研發(fā)的刀具最大亮點(diǎn)在于其采用了激光粉末床熔合（LPBF）技術(shù)。這種技術(shù)通過(guò)激光束逐層熔化金屬粉末,，構(gòu)建出所需的刀片形狀,。在打印過(guò)程中，K3D的技術(shù)團(tuán)隊(duì)通過(guò)精確控制激光功率,、激光速度,、層高、掃描距離等參數(shù),，使得金屬粉末在熔化后不會(huì)完全融合成一個(gè)完全致密的固體,，而是在微觀層面上保留一定的孔隙通道。這些孔隙通道貫穿整個(gè)刀片,，形成了一個(gè)特殊的結(jié)構(gòu),。

3D打印刀片表面布滿微小的孔洞，當(dāng)壓縮空氣通過(guò)刀柄的通道進(jìn)入刀片時(shí),，空氣會(huì)從這些孔隙中流出,，在刀片周圍形成一道空氣屏障,。這道空氣屏障就像一層無(wú)形的保護(hù)膜，將刀片與要加工的產(chǎn)品（如面團(tuán)）隔離開(kāi)來(lái),，從而有效防止了面團(tuán)粘附在刀片上,。正是這種“非接觸式”切割思路和獨(dú)特的刀片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅解決了傳統(tǒng)刀具在切割面團(tuán)時(shí)容易粘連的問(wèn)題,，還帶來(lái)了諸多其他優(yōu)勢(shì),。

△多孔3D打印刀片表面的氣孔

首先,，3D 打印的多孔刀片能夠提供更緊密的切割表面,。由于空氣屏障的作用，面團(tuán)在切割過(guò)程中不會(huì)受到刀片的直接擠壓,，從而避免了面團(tuán)的變形和不規(guī)則切割,。這使得切割后的面團(tuán)形狀更加規(guī)整,、均勻，提高了產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和一致性,。

其次,，這種刀片不再需要頻繁清潔。傳統(tǒng)刀具在切割面團(tuán)后,，往往需要停下來(lái)進(jìn)行清潔,，以去除粘附在刀片上的面團(tuán)殘?jiān)６?K3D 的多孔刀片由于空氣屏障的保護(hù),，面團(tuán)很難粘附在刀片上，因此可以在在不清潔刀的情況下連續(xù)進(jìn)行10,000 到 20,000 次切割而無(wú)需清潔,，大大提高了生產(chǎn)效率,，減少了停機(jī)時(shí)間。通常,，傳統(tǒng)刀具每切割 10 次后就需要清潔,，而采用K3D刀具后，一整天甚至可以連續(xù)運(yùn)行,，大幅度節(jié)省了清洗時(shí)間和維護(hù)成本,。

此外，3D 打印技術(shù)還賦予了這種刀片更高的定制化程度,。K3D 可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求,，通過(guò)調(diào)整打印參數(shù)（如層高、掃描間距,、激光功率）來(lái)改變刀片的孔隙率,、壁厚、孔隙分布等特性,，以滿足各種不同的切割要求,。例如,，對(duì)于不同的面團(tuán)類型（如面包面團(tuán)、糕點(diǎn)面團(tuán)等）,，K3D 可以調(diào)整孔隙率和空氣流量,，以達(dá)到最佳的切割效果。

△傳統(tǒng)刀具和多孔3D打印刀片切割面團(tuán)的效果對(duì)比

多孔刀片的工程挑戰(zhàn)和解決途徑

當(dāng)然,，要實(shí)現(xiàn)3D 打印刀片的這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)并非易事,。K3D 在項(xiàng)目初期就面臨諸多挑戰(zhàn)：

• 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與孔隙的平衡：刀具既需承受機(jī)械負(fù)載，又要在結(jié)構(gòu)中加入大量微孔,，二者存在天然沖突,。K3D 采用拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)，在不犧牲刀具強(qiáng)度的前提下,，最大限度安排合理的孔隙分布,。
• 內(nèi)部氣道的打印可行性：傳統(tǒng)加工手段難以制造出內(nèi)部復(fù)雜曲折的氣道，但3D打印使這一切成為可能,。K3D 利用激光粉末床熔融（LPBF）技術(shù)打印出帶有封閉式內(nèi)腔的金屬刀片,，保證氣流通暢的同時(shí)避免泄漏。
• 清潔與食品安全：雖然刀具內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,，但其外表面光滑,，并經(jīng)過(guò)食品級(jí)表面處理。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程始終圍繞衛(wèi)生與易清潔性展開(kāi),，以滿足歐盟嚴(yán)格的食品安全法規(guī),。
  

這款刀具一經(jīng)投入試用，便在荷蘭面包生產(chǎn)企業(yè)中取得了顯著成效,。最直觀的變化就是切割面更加整齊,，產(chǎn)品成型度大幅提升，后續(xù)發(fā)酵與烘焙更加穩(wěn)定,。此外,，由于刀具表面幾乎不再沾粘面團(tuán)，企業(yè)在每個(gè)班次之間無(wú)需頻繁停機(jī)清洗,，極大提升了生產(chǎn)連續(xù)性與人力效率,。

可擴(kuò)展性與未來(lái)展望

K3D 的這款多孔刀片為食品加工行業(yè)提供了一種全新的設(shè)計(jì)思路，即通過(guò)將氣動(dòng)技術(shù)集成進(jìn)刀具本體,，并借助3D打印工藝實(shí)現(xiàn)定制化與復(fù)雜結(jié)構(gòu)制造,。然而，這種創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用范圍并不僅限于此,。K3D 的技術(shù)總監(jiān)Jaap Bulsink 表示,，他們已經(jīng)在探索將這種多孔刀片技術(shù)應(yīng)用于其他食品加工領(lǐng)域，如肉類加工,、水果加工,、蔬菜加工等,。在這些領(lǐng)域，同樣存在切割過(guò)程中產(chǎn)品粘附在刀具上的問(wèn)題,，而多孔刀片的空氣屏障原理同樣可以發(fā)揮作用,，提高切割效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

未來(lái),，K3D 還計(jì)劃將這一技術(shù)平臺(tái)拓展到其它加工場(chǎng)景中,，如制藥、包裝,、橡膠處理等領(lǐng)域,。同時(shí)，公司正探索結(jié)合傳感器與智能控制系統(tǒng),，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣壓的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié),，進(jìn)一步提高切割的智能化水平。

結(jié)語(yǔ)：增材制造賦能刀具革命

K3D 的3D打印多孔刀具是增材制造技術(shù)與工程設(shè)計(jì)創(chuàng)新結(jié)合的典范,。它不僅解決了長(zhǎng)期困擾食品企業(yè)的“面團(tuán)粘刀”難題,，更展示出未來(lái)加工設(shè)備可以如何通過(guò)智能結(jié)構(gòu)和功能集成實(shí)現(xiàn)性能質(zhì)的飛躍。

這一案例為整個(gè)制造業(yè)提供了啟示：3D打印不只是形狀自由的工具,，更是功能嵌入的橋梁,。通過(guò)設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)+打印實(shí)現(xiàn)，未來(lái)將有更多“聰明的部件”走入工業(yè)生產(chǎn)線,，成為傳統(tǒng)裝備向智能化升級(jí)的重要一環(huán),。