應用於航空航（háng）天、汽車製（zhì）造、珠（zhū）寶、醫療等行業領域的金屬3D打印材料，你知道多（duō）少呢？小編（biān）帶（dài）你一起（qǐ）來了解一下吧（ba）。

What is 金屬3D打印 ？

　　金屬3D打印（yìn）是屬於數字熱加工的一項（xiàng）技術，目前製備金屬的3D打印技術主要有：選區激光熔化/燒結（SLM/SLS)、電子束選區熔化（EBSM)、激光近淨成形（LENS)等。與傳統工藝相比，金屬3D打印有直接成型，無需（xū）模具，可以實現個性化設計並製作複雜結構，高效、低（dī）消耗、低（dī）成本等優（yōu）點。但是因為其是數字熱加工，變形是無法（fǎ）消除的，變形量需要從工藝和經驗上去控製，最後還要經（jīng）過數控機床等技術的後期加工處理。

What are 金屬（shǔ）3D打印企業 at home and aboard ？

　　雖然說3D打印在（zài）國內近幾年熱度才升起來，但就國（guó）際而（ér）言，3D打印發展早在20世（shì）紀80年代就已經興起了。國際（jì）範圍內，美國Argen Corporation(在牙（yá）科金屬材料領域尤其有實力），美國Carpenter Technology，德國Concept Laser, 英國CPM，德國EOS，意大利Legor Group，英國LPW Technology，美國（guó）Pyrogenesis(在國防領域尤其擅長），瑞典Sandvik，德（dé）國SLM Solutions等企（qǐ）業（yè）在各自的金屬打印領域提供了一係列的行（háng）業解決方案。相比國外，國內金屬3D打印材料（liào）大部分依賴進口，價格（gé）昂（áng）貴，這也促（cù）使國內（nèi）致力於3D打印金屬材料的（de）企業（yè）和（hé）機構自主研發（fā）金屬3D打（dǎ）印材料。

In where 金屬3D打印材料 be used ？

　　金屬3D打印材料的應用領域相當廣泛（fàn），例如，石（shí）化工程應用、航空航天、汽車製造、注塑模具、輕金屬合金（jīn）鑄造、食品加工、醫療、造紙、電力（lì）工業、珠寶、時裝等。

　　但是，因為金（jīn）屬3D打印材料本（běn）身的材料（liào）屬性，其都有特定的應（yīng）用領域範圍，因（yīn）此，金（jīn）屬3D打印材料選擇的過程是一個權衡多個（gè）因素的過程。而且，3D打印金屬不能僅僅（jǐn）憑借金屬3D打印機的參數（shù）來衡定，每種金屬材料都有適合自身（shēn）特性的極限點，包括應用、功能、穩定性、耐久性、美觀性、經濟性都是設計師（shī）要考慮的因素。

　　現今，國內外金屬3D打印機采用的金屬粉末一般有：工具鋼、馬氏體鋼、不鏽鋼、純鈦及鈦合金、鋁合（hé）金、鎳基合金、銅基合金、鈷鉻合金等。

1.工具鋼和（hé）馬氏體鋼

　　以工具鋼（gāng）和（hé）馬氏體鋼（gāng）為例，工（gōng）具鋼的適用性來源於其優異的硬度、耐磨性和抗形變能力，以及在（zài）高溫下（xià）保持切削刃的能力。模具H13熱（rè）作工（gōng）具鋼就是其中一種，能夠（gòu）承受不確（què）定時間的工藝條件；馬氏體鋼，以馬氏體300為例，又稱“馬氏體時效”鋼，在時（shí）效（xiào）過程中的高強度、韌（rèn）性和尺寸穩定性都是眾所周知的。他們與其他（tā）鋼不同，因為他們是不含碳的，屬（shǔ）於金（jīn）屬間化合物，通過豐（fēng）富的鎳、鈷和鉬的冶金反應硬化。由於高硬（yìng）度和耐（nài）磨性，馬氏體300才適用於許多模具（jù）的應用，例如，注塑模具、輕金屬合金鑄造、衝（chōng）壓和擠壓等，同時，其也廣泛應用於航空航天、高強度機身部件和賽車零部件。

2.不鏽鋼（gāng）

　　不鏽鋼（gāng）與碳鋼不同，目前的鉻含（hán）量不同，10.5%鉻含量最低的鋼合金，不鏽鋼不容易生（shēng）鏽腐蝕。目前，應用於金（jīn）屬3D打印的不鏽鋼（gāng）主要有三種：奧氏（shì）體不鏽鋼316L、馬氏體不鏽鋼15-5PH、馬（mǎ）氏體不鏽鋼17-4PH。

　　奧氏（shì）體不鏽鋼316L，具有高強度和耐腐蝕性，可在很寬的溫（wēn）度範圍下降到低溫，可應用於航空航（háng）天、石化等多種（zhǒng）工程應用，也可以用（yòng）於食品加工和醫療（liáo）等領域。

　　馬氏（shì）體不鏽鋼（gāng）15-5PH，又稱馬氏體時（shí）效（xiào）（沉澱硬（yìng）化）不鏽鋼，具有很（hěn）高的強度、良好（hǎo）的韌性、耐腐蝕（shí）性，而且可（kě）以進一步的硬化，是無鐵素體。目前，廣泛應用於航空航天、石化、化工、食品加工（gōng）、造紙和金屬加工業（yè）。

　　馬氏體不鏽鋼（gāng）17-4PH，在（zài）高達315℃下仍具有高強度高韌性，而且耐腐蝕性超強（qiáng），隨著激光加工狀態可以帶倆極佳的延展性。

3.合金

　　金（jīn）屬3D打印材料（liào）應用最為廣泛的金屬粉末（mò）合金主要有純鈦及鈦合金、鋁合金、鎳（niè）基合金、鈷鉻合金、銅基合金等。

1）純鈦及鈦合金

　　目前應用於市場的純鈦，又稱商業純（chún）鈦，分（fèn）為1級和2級粉體，2級強於1級（jí），對（duì）於大多數的應用（yòng）同樣具有耐腐蝕性。因為純鈦2級具有良好（hǎo）的生物相容性，因此在醫療行業具有（yǒu）廣泛的應用前景。

　　鈦（tài）是鈦合金（jīn）產業的關鍵。目前，應用於金（jīn）屬3D打印的鈦合金（jīn）主要是（shì）鈦合金5級和鈦合金23級，因為其優異的強度和韌性，結合耐腐蝕、低比重和生物（wù）相（xiàng）容性，所以在航空航天和汽車製造中具有非常理想的應用，而且，因為強（qiáng）度（dù）高、模量低、耐疲勞性強，應用於生產生物醫學植入物（wù）。鈦合金23級，純度更高，是神級一樣的牙科和醫療鈦品級。

2）鋁合金

　　目前，應用於金屬3D打印的鋁（lǚ）合金主（zhǔ）要有（yǒu）鋁（lǚ）矽AlSi12和AlSi10Mg兩種。鋁（lǚ）矽12，是具有（yǒu）良好的熱性能的輕質增材製（zhì）造金屬粉末，可應用於薄壁（bì）零件如換（huàn）熱器或（huò）其他汽車零部件，還可應（yīng）用於航空航天及航空工業級（jí）的原型及生產零部件；矽/鎂組合使鋁合金（jīn）更具強度和硬度，使其適用於薄壁以及複（fù）雜的幾何形狀的零件（jiàn），尤其是（shì）在具有良（liáng）好的熱性能和低重量場合中。

3）鎳基合金

　　一般情況下，鎳基合金都具有良好的抗拉（lā）伸、抗（kàng）疲勞和抗熱疲勞性能。目前（qián），主（zhǔ）要有Inconel 738、Hastelloy X、Inconel 625、Inconel 713、Inconel 718等。

　　Inconel 738具有良好的高溫蠕變（biàn）斷裂（liè）強度，抗熱（rè）腐蝕性是較低鉻含量的超合金，可長期暴露於高達920-980℃的高溫（wēn）腐（fǔ）蝕性的環境中，適用於飛機發動機、燃（rán）氣輪（lún）機。

　　Hastelloy X在（zài）高溫下具有高強度和抗氧化性，在高達1200℃的環境中，也（yě）具有（yǒu）良（liáng）好的延展性（xìng），目前，主要應用於航空航天技術中，例如燃氣輪機部件（jiàn）和燃燒區組件如過渡管、燃（rán）燒器（qì）罐、噴杆、排氣管、加力燃燒室等；而且還因為具有耐應力腐蝕開（kāi）裂的性能，應用於工（gōng）業爐、石油化工及化學過程工業中。

　　Inconel 625在高溫約815℃的條（tiáo）件下依然（rán）具有良好的（de）負載性能（néng），而且耐腐蝕性強，廣泛（fàn）應用（yòng）於航空航（háng）天、化工及電力工業中。

　　Inconel 713具有優異的抗（kàng）熱疲勞性能，以（yǐ）及在927℃的特殊斷裂（liè）強度，適用於噴氣（qì）發動機燃氣輪機葉片。

　　Inconel 718是基於（yú）鐵鎳硬化的（de）超合金，具有良好的耐腐蝕性及耐熱、拉（lā）伸、疲勞、蠕變性，適用於各種高端應用，例如，飛機渦輪發動機和陸基渦輪機等。

4）鈷鉻合（hé）金

　　鈷鉻合金具有高強度、耐腐蝕（shí）性強、良（liáng）好的生物（wù）相容性以及無磁（cí）性的性能，主要應用於外（wài）科植入（rù）物包括（kuò）合金人工關節、膝關節和髖關節，同時其還可用於發動機部件以及（jí）時裝、珠寶行業等。

5）銅基合金

　　應用於市場的銅基合金，俗稱青銅（tóng），具有良好的導熱性和導電性（xìng），可以（yǐ）結合設計自由度，產（chǎn）生複雜的內部（bù）結構和冷卻通道，適合冷卻更（gèng）有效的工具插入模具，如半導體器件，也可用於微型換熱（rè）器，具有壁薄、形狀複雜的特征。

What problem 金屬3D打印 has ？

　　就（jiù）國內而言，在金屬3D打印領域具有（yǒu）較高權威的3D打印企業當屬西安（ān）鉑力特，公司一直專注於高性能致密金屬零件的激光立體成形製（zhì）造，以及金（jīn）屬零件（jiàn）的激光修複再製造，涵蓋各種鈦合金、高（gāo）溫合金、不鏽鋼、模具鋼、鋁合金等材（cái）料。

　　據西安鉑力特區域經理周靈峰介紹，國內的傳統製造業體量非常巨大，產品種類琳（lín）琅滿目，而3D打印作為一項前沿科技，遠遠談（tán）不上顛覆製造業，兩者（zhě）是相（xiàng）輔相成（chéng）、相互促進、協同發展的。雖然，3D打印（yìn）是（shì）一項自（zì）由結構製造的技（jì）術，但是，需要有很（hěn）多加工方法來規避3D打印後處理的的痛點。因此，傳統製造業（yè）所使用的數控機（jī）床（chuáng）加工技術就顯得尤為重要（yào），其與（yǔ）3D打印相得益彰，不同的產品在利用這（zhè）兩種技術時可以變化主導（dǎo）製造流程，塑造的產品會更加完美。

　　至於要真正加工一個近（jìn）乎完美的金屬件，設備載體固（gù）然重要，但是需要軟件、工（gōng）藝、材料相互協（xié）調，當然，用金屬3D打（dǎ）印機製造零部件或者加（jiā）工產品，首（shǒu）先需要（yào）熟悉材（cái）料，然後再談精密機（jī）械（xiè）。而且，金屬打印，因為（wéi）支撐問題，會導致後期（qī）零件無（wú）法加工，可（kě）能需要考慮更多材料成分的配（pèi）比關（guān）係來迎合打印過程中其他因素對材料特性的影響。以3D打（dǎ）印航空航天零部件為例，航空航天上使用的金屬部件（jiàn）都是在極端環境下（xià）的，具有強抗腐蝕性、耐高溫、金屬強度高（gāo）的特點，如（rú）果不熟悉材料（liào）特征，如何利用3D打（dǎ）印控製製造金屬零部件呢？因此，熟悉材料就顯得尤為重要。

　　另外，金屬（shǔ）3D打印材料成本較高（gāo），一方麵是因為國內大部分的金屬3D打（dǎ）印材料依賴進口，另一方麵（miàn），前期研發金屬打印新（xīn）材料需要（yào）消耗大量的科研經費及人力、物力資源。但是，開（kāi）發專用的（de）金屬（shǔ）3D打印原材料是推動金屬3D打印發展的必然因素，而且，這也能催生新產業的發展。

Summary

　　內（nèi）行看門道，外行看熱鬧。就國內金屬（shǔ）3D打印的發展現狀而言（yán），中國還有很長的路要走（zǒu）。據介紹（shào），我們看到，美國在（zài）走“互聯網+”，德國走“+互聯網”，然後中（zhōng）國以德為師，提出工業4.0。但是，我們要認識到，德國具有雄厚的工業基礎作為支撐，才提出製造（zào）業+互聯網，相比而言，中（zhōng）國（guó）的製造業基礎還是薄弱的，而（ér）且研究基礎也（yě）不高，這也是製約（yuē）金屬3D打印材料發展的關鍵因素之（zhī）一。現今國家提出“互聯網+製造業”，是希望把個人的因素融合進來，讓知（zhī）識流動性加強（qiáng），然後逐步推進“互聯網+製造業”，促進傳統製造業的轉型升（shēng）級，推動3D打印的快速發（fā）展。