3D打印，自20世紀90年代中期被發明（míng）以（yǐ）來（lái），在近幾年終於算是迎來了一個較受關注的高（gāo）速發展時期。不論是國家政府部門（mén），還是傳統企業，都在積極（jí）促進3D打印（yìn）與行業間的（de）深度融合，以期推動3D打印的市場應用，帶動傳統行業的轉型升級。但（dàn）是，從目前的實際情（qíng）況來講，3D打印（yìn）還沒有形成一個完善的產業鏈，製約它發展的原（yuán）因有多種，其中（zhōng）3D打印材料的研發應用還不太成熟是一個較為關（guān）鍵的因（yīn）素。那麽，目（mù）前（qián）在3D打印材料中最受重視的金屬材料，發（fā）展到了哪個階（jiē）段呢，不妨跟隨小編的（de）梳理一起來（lái）了解（jiě）一下。

       什麽（me）是金屬3D打（dǎ）印?

       金屬3D打印是屬於數字熱加工的一項技（jì）術，目前製備金屬的3D打印技術主要有：選（xuǎn）區激光（guāng）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（yìn）有直接成型，無需模具，可以實現個性化設計並製作複雜結構，高（gāo）效、低消耗、低成本等優點。但是因為其是數字熱加工，變（biàn）形是（shì）無法消除的，變形量需要從工藝和經驗上去控製，最後還要經過數控機床等技術的後期加工處（chù）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（dàn）就國際而（ér）言，3D打印發展早在（zài）20世紀80年代就已經興（xìng）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（lì）)，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（gè）自的（de）金屬打印領域提供了（le）一係列的行業解決方案。相比國外，國內金屬3D打印材（cái）料大部分依賴進口，價格昂貴，這也促使國內（nèi）致力於3D打（dǎ）印金屬材（cái）料的企業和機構自（zì）主研發金屬（shǔ）3D打印（yìn）材料，最具代表性（xìng）的可提供金屬材料及服務的企業有西安鉑力特、銀（yín）邦股份、上海材料研究所、上海康速金屬材料、鑫烯三維科技等企（qǐ）業。

       金屬3D打印材料的市場應用

       金屬3D打印材料的應用領（lǐng）域（yù）相（xiàng）當廣泛，例如，石化工程應用、航空航（háng）天、汽車（chē）製造、注塑（sù）模具、輕金屬合金鑄造、食品加工、醫療、造紙、電力工業（yè）、珠寶、時（shí）裝等。

       但是，因為金屬3D打印（yìn）材料本身的（de）材料屬性，其都有特定（dìng）的（de）應（yīng）用領（lǐng）域（yù）範（fàn）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（dǎ）印機的參數（shù）來衡定，每種金屬材料都有適（shì）合自身特性的（de）極限點（diǎn），包括應用、功能、穩定性、耐久性、美觀性、經濟性（xìng）都是設計師要（yào）考慮（lǜ）的因素。

       現今，國內（nèi）外金屬3D打（dǎ）印機采用的金（jīn）屬粉末一（yī）般有：工具鋼、馬氏體鋼、不鏽鋼、純鈦（tài）及鈦合金、鋁合金、鎳基合金、銅基（jī）合金、鈷鉻合金等。

       1.工具鋼和馬氏體鋼

       工具鋼

       以工具鋼和馬氏體鋼為（wéi）例（lì），工（gōng）具鋼的適用性來源於其（qí）優異的硬度、耐磨性和抗形變能力，以及在高溫下保持切削刃的能力（lì）。模具H13熱作工具鋼就是其中（zhōng）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，又稱“馬氏體時效”鋼，在時效（xiào）過程中的高強度、韌性和尺寸（cùn）穩定性都是眾所周知的。他們與其他鋼不同，因為他們是不含碳的，屬於金屬間化合物，通過豐富的鎳、鈷和鉬（mù）的冶金反應硬化。由於高硬度和（hé）耐磨性，馬氏體300才適用（yòng）於許多模（mó）具（jù）的應用，例（lì）如，注塑模具（jù）、輕金（jīn）屬合金鑄造、衝壓和擠壓等，同時，其也廣泛應用於航空航天、高強度（dù）機身部件和賽車零部件。

       2.不鏽鋼

       不（bú）鏽鋼

       不鏽鋼與碳鋼不同，目前的鉻含量不同，10.5%鉻含量最低的（de）鋼（gāng）合金，不鏽鋼不容易生鏽腐蝕。目前（qián），應用於金屬3D打印的不（bú）鏽鋼主要有三種：奧氏（shì）體不鏽（xiù）鋼316L、馬（mǎ）氏體不鏽鋼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、石化等多種工（gōng）程應用，也可以用於食品加（jiā）工和醫療等領域。

       馬氏體不（bú）鏽鋼15-5PH，又稱馬氏體時效(沉澱硬化)不鏽鋼，具有很高的強度、良好的（de）韌性、耐腐蝕性，而（ér）且可以（yǐ）進一步的硬（yìng）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、造紙和金（jīn）屬加工（gōng）業。

       馬氏體（tǐ）不鏽（xiù）鋼17-4PH，在高達315℃下仍具有高強度高韌（rèn）性，而且耐腐蝕性超強，隨著激光加工狀（zhuàng）態可以帶來極佳的延（yán）展性。

       3.合金（jīn）

       金屬3D打（dǎ）印材料應（yīng）用最為廣（guǎng）泛的金屬粉末合金主（zhǔ）要有純鈦及鈦合金、鋁合金、鎳基合金、鈷鉻合金、銅基合金等。

       1)純鈦及鈦合金

       鈦合金

       目前應用於市場（chǎng）的純鈦，又稱商業純鈦，分（fèn）為1級和2級粉體，2級強（qiáng）於1級，對於（yú）大多數的應用同樣具有耐腐蝕（shí）性。因為純鈦2級具有良好的生物（wù）相容性，因此在醫療行業具有廣泛的應用前景。

       鈦（tài）是鈦合金產業的關鍵。目前，應用（yòng）於金屬3D打印的鈦合金主要是鈦合金5級和鈦合金23級，因為其優異的強度和韌性，結合耐腐蝕、低比重和生物相容性，所以在航（háng）空航天和汽車製造中具有非常理想的應用，而且，因為強度高、模量（liàng）低、耐疲勞性強，應用（yòng）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（kē）和醫療（liáo）鈦品級。

       2)鋁合金

       鋁合金

       目（mù）前（qián），應用於金屬3D打印的鋁合金主要有（yǒu）鋁矽AlSi12和（hé）AlSi10Mg兩種。鋁矽12，是具有良（liáng）好的熱性能的（de）輕質增材製造金屬粉末，可應用於薄壁零件如換熱器或其他汽（qì）車（chē）零部件，還可應用於航空航天及航（háng）空工業級的原型及生產零部件;矽（guī）/鎂組（zǔ）合使（shǐ）鋁合（hé）金更（gèng）具強度和硬（yìng）度，使（shǐ）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場合中。

       3)鎳基合金

       鎳合金粉

       一般情（qíng）況下，鎳基合金都具有良好（hǎo）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（de）高溫蠕變斷裂強度，抗熱腐蝕性是（shì）較低鉻（gè）含量的超合金（jīn），可長期暴露於高（gāo）達（dá）920-980℃的（de）高溫腐（fǔ）蝕性的環境（jìng）中，適（shì）用於飛機發動機、燃氣輪機。

       Hastelloy X在高溫下具有高強度和抗氧（yǎng）化性，在高達1200℃的環境中，也具有良（liáng）好的延展性，目前，主要應（yīng）用於航空航天（tiān）技術中，例如燃氣輪機部件和燃燒區組件如過渡管、燃（rán）燒器罐（guàn）、噴杆、排氣管、加力燃燒室等;而且還因為具有耐應力腐蝕開裂的性能，應用（yòng）於工業（yè）爐、石油化工及化學過程工業中。

       Inconel 625在高溫約815℃的條件下依然具有良好的負載性能，而且耐腐蝕性強，廣泛應用於航（háng）空航天、化工及電力工業中。

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

       Inconel 718是基於鐵鎳（niè）硬化的超合（hé）金，具有良好的耐腐（fǔ）蝕（shí）性及耐熱、拉伸、疲勞、蠕變（biàn）性，適用於各（gè）種高端應用，例如，飛機渦輪發（fā）動機和陸基（jī）渦輪機等。

       4)鈷鉻合金

       鈷鉻合金粉（fěn）

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

       5)銅基合金

       青銅粉

       應用於市場的（de）銅基合金，俗稱青銅，具有良好的導熱性和導電性（xìng），可以結合設計自（zì）由度，產生複雜的內（nèi）部結構（gòu）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，也可用於微型換熱器，具（jù）有壁薄、形狀複雜的特（tè）征。