3D打印，自20世紀90年代中期被發明以來，在近幾年終於算是迎來了一個（gè）較受關注的高速（sù）發展時期。不論是國家政府部門（mén），還是傳統企業，都在積極促進3D打印與行業間的深度融合（hé），以期推動3D打印（yìn）的市場應用，帶動傳統行業的轉（zhuǎn）型升級。但是，從目前的實際情況來（lái）講，3D打印還沒有形成一個完善的產業鏈，製約它發（fā）展的原因有多種，其中3D打（dǎ）印材（cái）料的研發應用還不太成熟（shú）是一個較（jiào）為關鍵的（de）因素。那（nà）麽，目前在3D打印材料中最受重視的金屬材料，發展到（dào）了哪個階（jiē）段呢，不妨跟隨小編的梳理一起來了解一下。 

 

什麽是金屬3D打印？ 

 

金屬3D打印是屬於數字熱（rè）加工的一項技術，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（yǔ）傳統工藝相比，金屬3D打印有直接成型，無需模具，可以（yǐ）實（shí）現個性化設計並製作複雜結構，高效、低消（xiāo）耗、低成本等優點（diǎn）。但是因為其是（shì）數字熱加工，變（biàn）形是無法消除的，變形（xíng）量需要從（cóng）工藝（yì）和經驗上去控製（zhì），最後（hòu）還（hái）要經過數控機床等技術的後期加（jiā）工處理。 

 

國內外做金屬3D打印的企業有哪些？ 

 

雖然說3D打印在國內近幾年熱度才升起來，但就國際而言，3D打印發展早在20世紀80年代就已（yǐ）經興起了。國際（jì）範圍內，美國Argen Corporation(在牙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（jīn）屬打印領域提（tí）供了一係列的（de）行業解決方案。相比（bǐ）國外，國內（nèi）金（jīn）屬3D打印材料大部分依賴進口，價格昂貴，這也促使國內（nèi）致力於3D打印金屬材料的企業和機構（gòu）自主研發金屬（shǔ）3D打印材料，最具代表性的可提供金（jīn）屬材料及服務的企業有西安鉑力特、銀邦股份、上海材料研究所、上海（hǎi）康速金屬材料、鑫烯（xī）三維科技等企業。 

 

金屬3D打（dǎ）印材料的市場（chǎng）應用 

 

金屬3D打印材料的應（yīng）用領域相當廣泛，例如，石化工程（chéng）應（yīng）用、航空（kōng）航天、汽車製造、注塑模（mó）具、輕金屬合金鑄造、食品加工、醫療、造紙、電（diàn）力工業（yè）、珠寶（bǎo）、時裝等。 

 

但是，因為金屬3D打印材料本身的材料屬性（xìng），其都有特（tè）定的應用領域範圍，因此，金屬3D打印材料選擇的過程是一個權衡（héng）多個因素的過程。而且，3D打印金屬不能僅僅憑借金屬3D打印機的參數來衡定，每種金屬材料都有適合自身特性的極限點，包括應用、功能、穩定性（xìng）、耐久性、美觀性、經濟性都是（shì）設（shè）計師要（yào）考慮的因素。 

 

現（xiàn）今，國內外金屬3D打印機采用的金屬粉末一（yī）般有：工具鋼、馬氏（shì）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.工具鋼和馬氏（shì）體鋼 

 

 

工具鋼 

 

以工具鋼和馬氏體鋼為例，工具鋼的適用性來源於（yú）其優（yōu）異的硬度、耐磨性和抗形變能力，以（yǐ）及在高溫下保持切削刃的能力。模具H13熱作工具鋼就是其中一種，能夠承受不確定時間的工藝條件；馬氏體鋼，以馬氏體300為例（lì），又稱“馬氏體時效”鋼，在時（shí）效過程中的高強（qiáng）度（dù）、韌性（xìng）和尺寸穩定性都是（shì）眾所周知的。他們與其他（tā）鋼不同，因為他們是不含碳（tàn）的，屬於金屬間化合物，通（tōng）過豐富的鎳、鈷和鉬的冶金反應硬化。由於高硬度（dù）和耐磨性，馬氏體300才適用於許多模具的應用，例如，注塑模具、輕金屬合金鑄造（zào）、衝壓（yā）和擠壓等（děng），同（tóng）時，其也廣泛應用於航空航天、高強度機身部件和賽車零部（bù）件。 

 

2.不鏽鋼 

 

不鏽鋼 

 

不鏽鋼與碳鋼不同，目（mù）前的（de）鉻含量不同，10.5%鉻（gè）含量最低（dī）的鋼合金，不鏽鋼不容易生鏽腐蝕。目前，應用於金屬（shǔ）3D打印（yìn）的不鏽鋼主要（yào）有三種（zhǒng）：奧（ào）氏體不鏽（xiù）鋼316L、馬氏（shì）體不鏽鋼15-5PH、馬氏體不鏽鋼17-4PH。 

 

奧氏體不鏽鋼316L，具有高強（qiáng）度和耐腐蝕性，可在很寬的溫度範圍下降到（dào）低溫，可應用於航空航天、石化等多（duō）種工程應用，也（yě）可以用於食品加工和醫療等領域。 

 

馬（mǎ）氏體不鏽鋼15-5PH，又稱馬氏體時（shí）效（xiào）（沉澱硬化）不鏽鋼，具有很高的強度、良好的韌性、耐腐蝕性，而且可以進一（yī）步的硬化，是無鐵素體。目前，廣（guǎng）泛應用於（yú）航空（kōng）航（háng）天、石化、化工、食品加工、造紙和金（jīn）屬加工業。

 

馬（mǎ）氏體不鏽（xiù）鋼17-4PH，在高達315℃下（xià）仍具（jù）有高強度高（gāo）韌（rèn）性，而且耐腐蝕性超強，隨著激光加工狀態可以帶來極佳的延展性。 

 

3.合金（jīn） 

 

金屬3D打印材料應用最為廣泛的金屬（shǔ）粉末合金主要（yào）有純鈦及鈦合金、鋁合金、鎳基合金（jīn）、鈷鉻合金、銅基合金等。 

 

1）純鈦及鈦合金

 

 

鈦合金

 

目前應用（yòng）於市場（chǎng）的純鈦，又稱商（shāng）業純鈦，分為1級和2級粉體，2級（jí）強於1級，對（duì）於（yú）大多數的應用同樣具有耐腐蝕性。因為純鈦2級具有良好的生物相容（róng）性，因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（de）鈦合金（jīn）主要是鈦合金5級和鈦合金23級，因為其優異的強度和韌性，結合耐腐蝕、低比重和生物相（xiàng）容性，所以在（zài）航空航天和汽車製造中具有（yǒu）非常理想的應（yīng）用，而且，因為強（qiáng）度高、模量低（dī）、耐疲勞性強，應（yīng）用於生產生物醫學植入物。鈦（tài）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 

 

 

鋁合金（jīn） 

 

目（mù）前，應用於金屬3D打印的鋁合金主要有鋁矽AlSi12和AlSi10Mg兩種。鋁矽12，是具有（yǒu）良（liáng）好的熱性能的輕質增材製造金屬粉末，可應用於（yú）薄壁零（líng）件如換熱器或其他（tā）汽（qì）車零部件（jiàn），還可應（yīng）用於航空航（háng）天及航空工業級的原型及（jí）生產零部件；矽/鎂組合使鋁合金更具（jù）強度和硬度（dù），使其適用於薄壁以及複雜的幾何（hé）形狀的零件，尤其是在具有良好（hǎo）的熱性能和低重量場合中。 

 

3）鎳基合金 

 

 

鎳基（jī）金粉 

 

一般（bān）情況下，鎳基合金都具有良好（hǎo）的抗拉伸、抗疲勞和抗（kàng）熱疲（pí）勞性能。目前，主要（yào）有Inconel 738、Hastelloy X、Inconel 625、Inconel 713、Inconel 718等。 

Inconel 738具有良好的高溫蠕變（biàn）斷裂強度，抗熱腐蝕性是較低（dī）鉻含量的超合金，可長期暴露於高（gāo）達920-980℃的高溫腐蝕性的環（huán）境中，適用於飛機發動（dòng）機、燃氣輪機。 

 

Hastelloy X在高溫下具有（yǒu）高強度和抗氧化性，在高達1200℃的環境中，也具有良好（hǎo）的延展性（xìng），目前，主要應用於航空航天技（jì）術中（zhōng），例如燃氣輪機部件和燃燒區組件如過渡管、燃（rán）燒器罐、噴杆、排氣管、加（jiā）力燃燒室等；而且（qiě）還（hái）因為具有耐應力腐蝕開裂的性能，應用於工業（yè）爐、石油化工及化學過程（chéng）工業中。 

 

Inconel 625在高溫約815℃的條件下（xià）依然（rán）具有良好的負載性（xìng）能，而且耐（nài）腐蝕性強，廣（guǎng）泛應用於航空航天、化工及電力工業中。 

 

Inconel 713具（jù）有（yǒu）優異的抗熱疲勞性能，以及在927℃的特（tè）殊斷裂強度，適用於噴氣發動（dòng）機燃氣輪機（jī）葉片。 

 

Inconel 718是基於鐵鎳硬（yìng）化的超合金，具有良好的耐腐蝕性及耐（nài）熱、拉伸、疲勞、蠕變性，適用於（yú）各種高端應用，例如，飛機渦輪發動機和陸基渦輪機等。 

 

4）鈷（gǔ）鉻合金 

 

 

鈷（gǔ）鉻合金（jīn）粉 

 

鈷鉻合金具有高強度、耐腐蝕性強、良好的（de）生物相容性以及無磁性的性能，主要應用於外科植入物（wù）包括合金人（rén）工關節、膝關節（jiē）和髖關節，同時其還可用於發動機部件以及時裝（zhuāng）、珠寶行業等。 

 

5）銅基合金 

 

 

青銅粉（fěn） 

 

應用於市場的銅基合金，俗稱青（qīng）銅，具有良（liáng）好的導熱性和（hé）導電性，可以結合設（shè）計自由（yóu）度，產生複雜的（de）內部結構和冷卻通道，適（shì）合（hé）冷卻更有效的（de）工（gōng）具插（chā）入模具，如（rú）半導體器件，也可用於微型換（huàn）熱器（qì），具有壁（bì）薄、形狀複雜的特征。