3D打印，自20世紀90年代中期被（bèi）發明以來，在近幾年（nián）終於算是迎來了一個較受關注的高速發展時期（qī）。不論是國家政（zhèng）府部門，還是傳統企業，都在積極促進3D打印與行業間的（de）深度融合，以期推動3D打印（yìn）的市場（chǎng）應用，帶動傳統（tǒng）行業的轉型升級。但（dàn）是，從目前的實際情況來講，3D打（dǎ）印還沒有形成一個完善（shàn）的產業鏈，製約它發展的原因有多種，其中3D打印材料的研（yán）發應用還（hái）不太成（chéng）熟是一個較為關鍵的因素。那麽（me），目前在3D打印材料中最受重視的金屬（shǔ）材（cái）料，發展到了哪（nǎ）個階段呢，不妨（fáng）跟隨小編的梳（shū）理一起來了解一下。

       什（shí）麽是金屬3D打印?

       金屬3D打印是屬於數字熱加工的（de）一項技術，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（shù）選區熔化(EBSM)、激光（guāng）近淨成形（xíng）(LENS)等。與傳統工藝相比，金屬3D打印有直接成型，無需模具（jù），可以（yǐ）實現個性化設計並製作複雜結（jié）構，高效、低消耗、低成本等優點。但是因為其是數字熱加工，變形是無法消除的，變形量需要從工（gōng）藝和經驗（yàn）上去控（kòng）製（zhì），最後還要經（jīng）過（guò）數控機床等技術的後期加工處理。

       國內外做金屬3D打（dǎ）印的企業有哪些?

       雖然說（shuō）3D打印在國內（nèi）近幾年熱（rè）度才升起來（lái），但就（jiù）國際（jì）而言，3D打印發展早在20世紀80年代就已經興起了。國際範圍內，美國（guó）Argen Corporation(在牙科金屬材（cái）料（liào）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（yè）在各（gè）自的（de）金屬打印領域提供了一係列的行業解決（jué）方案（àn）。相比國（guó）外，國（guó）內金（jīn）屬3D打印材料（liào）大部分依賴進口（kǒu），價格昂貴，這也促使國內致（zhì）力於3D打（dǎ）印金（jīn）屬材料的企業和機構自主研發金屬3D打印材料，最具代表（biǎo）性的可提供金屬材料及（jí）服務的企業有西安鉑力特（tè）、銀邦（bāng）股（gǔ）份、上海材料研究（jiū）所、上海康（kāng）速金屬材料、鑫（xīn）烯三維科技等企業。

       金屬3D打印材料的市場應用

       金屬（shǔ）3D打印材料的應用領域相（xiàng）當廣泛，例如，石化工程應用、航空航天、汽車製造、注塑模具（jù）、輕金（jīn）屬合金鑄造（zào）、食品加（jiā）工、醫療、造（zào）紙、電力（lì）工業、珠寶、時裝等。

       但是，因為金（jīn）屬3D打印材料本身的材料（liào）屬性（xìng），其都有特定的應用領域範圍，因（yīn）此，金屬（shǔ）3D打（dǎ）印材料選擇的過程是一個權衡多個因素的過程。而且，3D打印金屬不能僅僅憑借金屬（shǔ）3D打印機的參數來衡定，每種（zhǒng）金屬材料都有適合自（zì）身特性的極限點，包括應用、功能（néng）、穩定性、耐（nài）久性、美觀性、經濟性都是設計師要考慮的因素。

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

       1.工具鋼和（hé）馬氏體鋼

       工具鋼（gāng）

       以工具鋼和馬氏體鋼為例，工具鋼的適用性來源於其優異的硬度、耐磨性和抗（kàng）形變能力，以及在高溫下保持切削刃的能力。模具（jù）H13熱作工（gōng）具（jù）鋼就是其中（zhōng）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（lì），又稱“馬氏體時效”鋼，在時（shí）效過程中的高強度、韌性和尺寸穩定性都是眾所周（zhōu）知的。他們（men）與其他鋼不（bú）同，因為他們是不含碳（tàn）的，屬於金屬間化合物，通過豐富的鎳、鈷和鉬的冶（yě）金反應硬化。由於高硬度和耐磨性，馬（mǎ）氏（shì）體（tǐ）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、衝壓和擠壓等，同時，其也廣泛應用（yòng）於航空航天、高強度機身部件（jiàn）和賽車零部件。

       2.不鏽鋼

       不鏽鋼

       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）鋼合金，不鏽鋼不容易（yì）生鏽腐蝕。目前，應用於金屬3D打印的不鏽鋼主要有（yǒu）三（sān）種：奧氏體（tǐ）不鏽鋼316L、馬氏體不鏽鋼（gāng）15-5PH、馬氏體不鏽鋼17-4PH。

       奧氏體不鏽鋼（gāng）316L，具有高強度和耐腐蝕性，可在很寬的溫度範圍下（xià）降到低溫，可（kě）應用於航空航天（tiān）、石化等多種工程應（yīng）用，也可以（yǐ）用於食品（pǐn）加工和醫療等領（lǐng）域。

       馬氏體不鏽鋼15-5PH，又稱馬氏體時效(沉澱硬化)不鏽鋼（gāng），具有很高的強度、良好的韌（rèn）性、耐腐蝕性，而且可以進一步的硬化，是無鐵（tiě）素體。目前，廣泛（fàn）應用於航空航天、石（shí）化、化工、食品加工、造（zào）紙和金屬（shǔ）加工業。

       馬氏體不鏽鋼（gāng）17-4PH，在高達315℃下仍具有高強度高韌性，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

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

       1)純鈦及鈦（tài）合金

       鈦合金

       目前應用於市場的純鈦，又稱商業純鈦，分為1級和2級（jí）粉體，2級強於1級，對於大多數的應用同樣（yàng）具有耐腐蝕性（xìng）。因為純鈦2級具有良好的生物相容性（xìng），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（qián），應用於金屬3D打印的（de）鈦合金主要是鈦合金5級和鈦合金23級，因（yīn）為其優異的強度和韌性，結合耐腐蝕、低比重和生物相容性，所以在航空航（háng）天和汽車製造中具有非常理想的應用，而且，因為強（qiáng）度高（gāo）、模量低（dī）、耐疲勞性（xìng）強，應用於生產（chǎn）生（shēng）物（wù）醫學植入物（wù）。鈦合金23級，純度更（gèng）高，是神級一樣的牙（yá）科和醫療鈦（tài）品（pǐn）級。

       2)鋁合（hé）金

       鋁合金

       目前（qián），應用於金屬3D打印的鋁（lǚ）合（hé）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，可應用於薄壁零件如換熱器或其他汽車零部件，還可應用於航空航天及航空工業級的原型及（jí）生產零部件;矽/鎂組合使（shǐ）鋁合金更具強度（dù）和硬度，使（shǐ）其適用於薄壁以及複雜的（de）幾何形（xíng）狀的零件，尤其是在具有良好的熱性能（néng）和低重量場合中（zhōng）。

       3)鎳基合金

       鎳（niè）合金（jīn）粉

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

       Inconel 738具有良（liáng）好的高溫蠕變斷裂強度，抗熱腐蝕性（xìng）是（shì）較低鉻（gè）含量的超合金，可長期暴露於高達920-980℃的高（gāo）溫（wēn）腐蝕（shí）性的環境中，適用於飛機發動機、燃氣（qì）輪機。

       Hastelloy X在（zài）高溫下具（jù）有高強度（dù）和抗氧化性，在高達1200℃的環境中，也具（jù）有良（liáng）好的延展性，目前，主要（yào）應用於航空（kōng）航天技術中，例如燃氣輪機部件（jiàn）和燃燒區組件如過渡管、燃燒（shāo）器罐、噴杆、排氣管、加力燃燒室等;而且還因為具有（yǒu）耐應力腐蝕開裂的性能，應用於工業爐、石油化工及（jí）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（zǎi）性能，而且耐腐蝕（shí）性強，廣泛應用於航空航天、化工及電（diàn）力工業中。

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

       Inconel 718是基於鐵鎳硬化的超合金，具有良好的耐腐蝕性及耐熱、拉伸、疲勞、蠕變性，適用於各（gè）種高（gāo）端應用，例如，飛機渦輪發動機和（hé）陸基渦輪機等。

       4)鈷鉻合金

       鈷鉻合金粉

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

       5)銅基合金

       青銅粉

       應用於市場的銅基合金，俗稱青銅，具有良好的導（dǎo）熱性和導電性，可以結（jié）合設計（jì）自由度，產生複雜的（de）內部結（jié）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（kě）用（yòng）於微型換熱器（qì），具有（yǒu）壁（bì）薄（báo）、形（xíng）狀複雜的特征。