應用於航空航天（tiān）、汽車製造、珠寶、醫療等行業領域的金屬3D打印材料，你知道多（duō）少呢？小編帶你一起來了解一下吧。

What is 金（jīn）屬3D打（dǎ）印 ？

　　金屬3D打印是屬於數（shù）字熱加工的一（yī）項技術，目前製備金屬的3D打印技術主要（yào）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，無需模具，可以（yǐ）實現個性化設計並製作複雜結構，高效、低消耗、低成本等優點。但（dàn）是（shì）因為其是數字熱加工（gōng），變（biàn）形是無法消除的，變形量需要從工藝和經驗上去控製，最後（hòu）還要經過數控機床等技術的後期加工處理。

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

　　雖然說3D打印在國內近幾年熱度才升起來，但就國際（jì）而（ér）言，3D打印發展（zhǎn）早在20世紀80年代就已經興起了。國際範圍內，美國Argen Corporation(在牙科金（jīn）屬材料領域（yù）尤其（qí）有（yǒu）實力），美國Carpenter Technology，德國Concept Laser, 英國（guó）CPM，德國EOS，意大利Legor Group，英國LPW Technology，美國Pyrogenesis(在國防領域尤其擅長），瑞典Sandvik，德國SLM Solutions等企業在各自的金屬打印領域提供了一係列的行業解決方案。相比國（guó）外，國內金（jīn）屬3D打印材料大部分依賴進口，價格昂貴，這也促使（shǐ）國內致力於3D打印金屬材料的企業和機構（gòu）自主研發金屬3D打印材料。

In where 金屬3D打印材（cái）料 be used ？

　　金屬（shǔ）3D打印材料的應用領域相當廣泛，例如，石化（huà）工程應用、航空（kōng）航天、汽車製造、注塑（sù）模具、輕金屬（shǔ）合金鑄造、食品加工、醫療、造紙、電力工業、珠寶、時（shí）裝等。

　　但是，因為金屬3D打印材料本身的材料屬性，其都有特定的應用（yòng）領域範圍，因此，金屬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（dǎ）印金（jīn）屬不能僅僅憑借金屬（shǔ）3D打（dǎ）印機的參數來衡定（dìng），每種金屬材料都有適合自身特性的極限（xiàn）點，包括應用、功（gōng）能、穩（wěn）定性、耐久性（xìng）、美觀性、經（jīng）濟性都是設（shè）計師（shī）要考慮的因（yīn）素。

　　現今（jīn），國（guó）內外金（jīn）屬3D打印機（jī）采用的金屬粉末一般有（yǒu）：工具鋼、馬（mǎ）氏體鋼（gāng）、不鏽鋼、純鈦及鈦合金、鋁合金、鎳（niè）基合金、銅基合金、鈷（gǔ）鉻合金等。

1.工具鋼和馬氏體鋼

　　以工（gōng）具（jù）鋼和馬氏體鋼為例，工具鋼的適用性（xìng）來源於其優（yōu）異的硬度、耐磨性和抗形（xíng）變能力，以及在高溫下保持切削刃的能力。模（mó）具H13熱作工具鋼（gāng）就是其中一種，能夠承受不確定時間的工藝條件；馬（mǎ）氏體鋼，以馬氏體300為例，又稱“馬氏體時效”鋼，在時效（xiào）過程（chéng）中的高強度、韌性和尺寸穩定性都是眾所周知的。他們與其他鋼（gāng）不同，因（yīn）為他們是不含碳的，屬於（yú）金（jīn）屬間化合物，通過豐富的鎳、鈷和鉬（mù）的冶金反應硬化。由於高硬度和耐磨（mó）性，馬氏（shì）體300才適用於許多模具（jù）的應用，例如，注塑模具（jù）、輕金屬合金鑄（zhù）造、衝（chōng）壓和擠壓（yā）等，同時，其也廣泛應用於航空航（háng）天、高強度機身部（bù）件和賽車零部件。

2.不鏽鋼

　　不（bú）鏽鋼與碳鋼不同，目前的鉻含量不同，10.5%鉻含量最低的鋼合金，不鏽鋼（gāng）不容易生鏽腐蝕。目前（qián），應用於金屬3D打印的不鏽鋼主要有三種：奧（ào）氏體不（bú）鏽鋼316L、馬氏體不鏽鋼15-5PH、馬氏體不鏽鋼17-4PH。

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

　　馬氏體不鏽鋼15-5PH，又稱（chēng）馬氏體（tǐ）時效（沉澱硬化（huà））不鏽鋼，具有很高的強度、良好的韌性、耐腐蝕性，而（ér）且可以進一步的硬化，是無鐵素體。目前，廣（guǎng）泛應用於航（háng）空航天、石化、化工、食品加工、造紙和金屬加工業。

　　馬氏體不鏽鋼17-4PH，在高達315℃下仍具有高強度高韌性，而且耐腐蝕（shí）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打印材料應用最為廣泛的金屬粉末合金主要有純鈦及鈦合金、鋁合（hé）金、鎳基合金、鈷鉻合金、銅基合金等。

1）純鈦及鈦合金

　　目（mù）前應用於市場的純鈦，又稱商（shāng）業純鈦，分為1級和2級粉體，2級強於（yú）1級，對於大多（duō）數的應用同樣（yàng）具有耐腐蝕性。因為純鈦2級具有良好的（de）生物相容性，因（yīn）此在醫療行業具有廣泛的應用前景。

　　鈦是鈦合金產業的關鍵。目前，應用於金屬3D打印的鈦合金主要是鈦合金5級（jí）和鈦合金23級，因為其優異的強度和韌性，結（jié）合耐腐蝕、低比重和生（shēng）物相容性，所以在航空航天和（hé）汽車製造中具有非常理（lǐ）想的應用（yòng），而（ér）且（qiě），因為（wéi）強度高、模量低、耐（nài）疲勞性強，應用於生產（chǎn）生物醫學植（zhí）入物。鈦合金23級，純度更高，是神級一（yī）樣（yàng）的牙科和醫療鈦品級。

2）鋁合金

　　目前，應用於（yú）金屬3D打印的鋁合金主要有鋁矽AlSi12和AlSi10Mg兩種。鋁矽12，是具有良好的熱性能的輕質增材製造金屬粉末（mò），可應用（yòng）於薄壁零件如換熱器或其他汽車零部件，還可應用於（yú）航空航天及航空工業（yè）級的原型及生產零部件；矽/鎂（měi）組合使鋁合金更具強度和硬度，使其適用於薄壁以及複雜的幾何形狀的零件，尤其是在具有良好的熱性能和低重量（liàng）場合中。

3）鎳基合（hé）金

　　一般情況下，鎳基合金都具有（yǒu）良好的抗拉伸、抗疲勞和抗熱疲勞性能。目前，主要有Inconel 738、Hastelloy X、Inconel 625、Inconel 713、Inconel 718等。

　　Inconel 738具有良好的高溫（wēn）蠕變斷裂強度，抗熱腐蝕性是較低鉻含量的超合金，可長期暴露於高達920-980℃的（de）高溫腐蝕性的環境中，適用於飛（fēi）機發動機、燃氣輪機（jī）。

　　Hastelloy X在高溫下具有高強度和抗氧化性，在高達1200℃的環境中，也具有良好的延展性，目前（qián），主（zhǔ）要應用於航空航天技術中，例如燃氣輪（lún）機部件（jiàn）和燃燒區組件如（rú）過渡管、燃燒器罐、噴杆、排氣管、加力燃燒室等；而且還因（yīn）為具有耐應（yīng）力腐蝕開裂（liè）的性能，應用於工業爐、石油化工及化學過程工業中。

　　Inconel 625在高溫約815℃的條件下依（yī）然具有良好的負載性能，而（ér）且耐腐（fǔ）蝕性強（qiáng），廣泛應用於航空航（háng）天、化工及電力工業中。

　　Inconel 713具有優異的抗熱疲（pí）勞（láo）性能，以及在927℃的特殊斷裂強度，適用於噴氣發動機燃氣輪機葉片。

　　Inconel 718是基於鐵鎳硬化的超合（hé）金，具有（yǒu）良好的耐腐蝕性及耐熱、拉伸、疲（pí）勞、蠕變性，適用於各種高端應用，例如（rú），飛機渦輪發動機（jī）和陸基渦輪機等。

4）鈷鉻合金

　　鈷鉻合金具有高強度、耐腐蝕性強、良（liáng）好的生物相容性以及無磁性的性能，主要應用（yòng）於外科植入物包括合金人工關節、膝關節和髖關節，同時其還可用於（yú）發動機部件以及時裝、珠寶行（háng）業等。

5）銅基合金（jīn）

　　應用於市（shì）場的銅基合金，俗稱青銅，具有良好（hǎo）的導熱性和導電性，可以（yǐ）結合設計自由度，產生複雜的內部結構和冷卻通道，適合冷卻更有效的工具插入模具，如（rú）半導體器件，也可用於（yú）微型換熱器，具有壁（bì）薄（báo）、形狀複雜的特征。

What problem 金屬3D打印 has ？

　　就國內而言，在金屬3D打印領域具有較（jiào）高權威的3D打印企業當屬西安鉑力特，公司一直專（zhuān）注於高性能致密金屬零件的激光立體成形製造，以（yǐ）及金屬零件的激（jī）光修複再製造，涵蓋各種鈦合金、高溫合金、不鏽鋼（gāng）、模具鋼、鋁合金等材料。

　　據西安鉑力特區域經理周靈峰介紹（shào），國內的傳統製造業（yè）體量非常巨大，產品種類琳（lín）琅滿目，而3D打印作為一（yī）項前沿科（kē）技（jì），遠遠談不上顛（diān）覆製造業，兩者是相（xiàng）輔相成、相互促進、協同發展的。雖（suī）然，3D打印是一項自由（yóu）結構製（zhì）造的技術，但是，需（xū）要有很多加工方法來規避3D打印後處理的的痛點。因此，傳統製造業所使用（yòng）的數控機床加工技術就顯得尤為重要，其與3D打印相得益彰，不同的產品在利用這兩種技術時可（kě）以變化（huà）主導製造（zào）流程，塑造的產品會（huì）更加完美。

　　至於要真正加工一個近乎完美的（de）金屬件，設（shè）備載體固然重要（yào），但是需要軟件、工藝、材料相互（hù）協調，當然，用金屬3D打印機製造零部件或者加工產品，首先（xiān）需要熟悉材料，然後再（zài）談精密機械。而且，金屬（shǔ）打印，因為支撐問題（tí），會導致後期（qī）零件無法加工（gōng），可（kě）能需要考慮更多材料成分（fèn）的配比關（guān）係來（lái）迎合打印過程中其他因素對（duì）材（cái）料特性的影響。以3D打印航空航天零（líng）部件為例，航空航天上使（shǐ）用的金屬部件都是在極端環境下（xià）的，具有強抗腐蝕性（xìng）、耐高溫、金屬強度高的特點，如果不熟悉材（cái）料特征，如何利用3D打印控製製造（zào）金屬零部（bù）件呢？因（yīn）此，熟（shú）悉材料（liào）就（jiù）顯得尤為重要。

　　另外，金屬3D打印材料成本較高，一方（fāng）麵是因為國內（nèi）大部分的金屬3D打印材料（liào）依賴進口，另一方麵，前期研發金屬打印新材料需要消耗大量的科研經費及人力、物力資源。但是（shì），開發專用的金屬3D打印原材料是推動金屬3D打印發展的必然因素（sù），而且，這也（yě）能催生新產業的（de）發展。

Summary

　　內行看門道，外行看熱鬧。就國內金（jīn）屬3D打印的（de）發展現（xiàn）狀而言，中國還（hái）有（yǒu）很長的路要走。據介紹，我（wǒ）們看到，美國（guó）在走“互聯網+”，德國走“+互聯網”，然後中國以德為師，提出工業4.0。但（dàn）是（shì），我們要認識到，德國（guó）具有雄厚的工業基礎作為支撐，才提出製造業+互聯（lián）網（wǎng），相比而言，中國的製造業（yè）基（jī）礎還是薄弱的，而且研究基礎也不高，這也是製約金屬3D打印材料發展的關（guān）鍵因素之一。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，讓知識流動性加強，然後逐（zhú）步推進“互聯（lián）網+製造業”，促進傳統製造業的轉型升（shēng）級，推動3D打印的快速發展。