2017年，3D打（dǎ）印（增材製造）材料將根據3D打印的技術特點得到更好的針對（duì）性（xìng）開發，在更細微的細節上滿足（zú）應用端更（gèng）高質（zhì）量和（hé）更大的（de）最終生產零件需求。同時，可用於3D打印過程的材料範圍繼續擴大，在低、中、高端領域滿足（zú）一係列不同的（de）需求。

多（duō）種因素促進（jìn）工程級材料的開發，包括標準機構、政（zhèng）府實驗室、聯盟和其他團體，以及（jí）更大的材料公司包括GKN、美鋁、贏創、巴斯夫、Solvay在這一領域發力，而設（shè）備（bèi）廠商的驅動成（chéng）為另一主要因素（sù），最典型的是惠（huì）普（pǔ）多射流技術（shù），贏創與巴斯（sī）夫正在圍繞著惠普的設備開發更多工程級材料，以打開設備更廣闊的應用空間。

材料與應用緊密結（jié）合

改善增材製造材料的標準和指南
用增材製造和3D打（dǎ）印的方法製作高質（zhì）量的最終生產部（bù）件，這需要詳（xiáng）細定義的材料和打印零件的標準和指南，並且涵（hán）蓋設備和工藝，對於金屬零件的3D打印尤其如此，金屬打印在2017年繼續成為增長最快的3D打印（yìn）市場。

圖：Arconic，美國鋁業3D打印鋁金屬粉末的生產廠
全球最大的（de）輕金屬研發中心，來源：DesignNews

在2016年，免費的在線搜索Senvol數據庫生成了一套新的（de）工業級增材製造工具用於提供給麵向製造的工程師使用，Senvol數據庫包含了（le）工業增材製造設備和表征材料（liào）的性能數據，用戶可以在上麵根據自己的需求搜索與之相關的信息（xī）。其強大（dà）的專有算法可以幫助生（shēng）產（chǎn）者（zhě）確定哪些部分使用增材製造（AM）會比傳統工藝更加有效。這個算法（fǎ）分析了整個供應鏈，並考慮了諸如庫存、停機時間和運輸等各項因素。Senvol指數（Index)並不受設備和材料廠商的（de）影響，是個中立的工具，用來幫助那些想要通過增材製造來進行（háng）生產的用戶降（jiàng）低行業進入壁壘。

舉個例子來說，Arcam（AP&C）鈦合金 Ti6Al4V（45 – 106微米（mǐ））材料，通過（guò）Arcam Q20來加（jiā）工，Senvol數據庫就可以查到材料性能、工藝參（cān）數、粉（fěn）末特性，和熱等靜壓（HIP）的影響，這些數據來源於航空航天行業的最佳（jiā）實踐。各項指標均避免了其他航（háng）空航天企業做自（zì）己的材料表征的重複工（gōng）作。由於不同的行業使用非常相似的材（cái）料，例如鈦合金也用於醫療植入物的製造，這樣的數（shù）據集可以（yǐ）被航（háng）空和醫療之間共享。

Senvol的總裁Annie Wang已被選定為SAE增材製造委員會數據管理委員會副主席（xí），這個技術委員會隸屬於（yú）SAE航（háng）空航天（tiān）材料係統。Annie Wang在委員會的重點（diǎn）工作將是建立一個係統，以確保材料規格的控製和溯源。數據管理委員會還將與SAE的MMPDS新興技術工作組協調關於高分子複（fù）合材料CMH-17的SAE國際複合材料手（shǒu）冊和新型（xíng）金屬材料的數據研究工作。

關（guān）於標準化與數據對材料的促進作（zuò）用，3D科學穀發表的ASTM增材（cái）製造（zào）國際標（biāo）準與行業發展，大數據與3D打印手牽手做過深入分析。

金屬，金屬，更多的金屬

最終生產零（líng）件，是3D打印（yìn）的未來。近期的IDTechEx報告中提到2016金屬打印機銷售增（zēng）長48%，材料銷售增長32%。該報告涵蓋了（le）選擇性激光熔化（SLM），電子束熔煉（EBM）、送粉、金屬+粘結劑，焊接和一些新興的技術。材料範（fàn）圍廣（guǎng）：鋁合金（jīn）、鈷合金、鎳合金、鋼、鎳鈦合（hé）金、鈦（tài）合金、金、鉑、鈀、銀、銅、青銅，和鎢。由於對航空航（háng）天和醫療應用的高度重視（shì），金屬增材製造，由於航空航天（tiān）行業的大量使用，鈦合金占有31%的市場份額，同時，航空航天行業也大量投（tóu）資於鈷、鎳和鋁合金.。

針（zhēn）對（duì）與SLM和EBM，根據Absolute Reports，預測到2021年的（de）增（zēng）長率保持在26.86%的年平均水平，另（lìng）外（wài）根據Absolute Reports，歐洲金（jīn）屬市場的速度高於（yú）全球水平，從2011年到2016年保持了54.92%的（de）高增長水平。

金（jīn）屬粉末是（shì）金屬增材製造的一大（dà）製約因素，根據（jù）Wholers與VDW報告，金屬增材製造市場份額大約隻占所有增材製造的10%左右，然而這（zhè）一比例有望在2023年達到51%左右。而目前大多數領先的金屬粉末（mò）製造商都在開發用於增材製造的金屬粉末（mò），雖然粉末還（hái）是（shì）供不應求，但這（zhè）一現象有望很快發生改變。

美（měi）鋁開創了推動世界發展的多種材料解決方案，提供由鈦、鎳和鋁製成的增值產品，並生產世界一流的鋁土礦、氧化鋁和原鋁產品。為滿足包括航空航天製造在內的各行業對增材製造的需求，美鋁將其下遊（yóu）服務業務以Arconic公司的名義拆分出（chū）來。在賓夕法（fǎ）尼（ní）亞州的匹茲堡生產3D打印金屬粉末（mò），並設（shè）有美鋁技術中心，除此之外，他們正在開發專有的鈦、鎳和鋁粉末（mò）優化的3D打印航空零件。

另外一家公司，吉凱恩(GKN)旗下設有吉凱恩傳動係統、吉凱恩粉末冶金、吉凱恩航宇和吉凱恩陸地係統四個（gè）事業部。這四（sì）個業務部門相輔相成，為金屬（shǔ）粉（fěn）末的研究和（hé）應（yīng）用（yòng）帶來領先優勢。吉凱恩旗下的Hoeganaes有限公司生產的金屬粉末製品在北美地區所占的市場份額超過了50%,Hoeganaes有限公司的產品在歐洲金屬粉末製品市場的銷售也呈快（kuài）速增長。吉凱恩Hoeganaes還與德國的TLS技術公司達（dá）成合作成立合資公司，為北美地區的航空航天（tiān）和醫（yī）療製造業提供可用於3D打（dǎ）印（yìn）的鈦金屬粉末。 TLS技術公司為增材製造市場（chǎng）提供鈦金屬粉末也有（yǒu）20多年的曆史（shǐ）。新公司設（shè）立在美國新澤西的Cinnaminson，並將於2017年（nián）開（kāi）業，這將加（jiā）強吉凱恩在增材（cái）製（zhì）造領域提供高質量標準鈦金（jīn）屬（shǔ）粉末的市場地位。

在卡內（nèi）基梅隆大學的領導（dǎo）NextManufacturing中心，通過巨大的（de）同步X射線輻射機，足以看到百萬分之一米的金屬內部細節。X射線掃描金屬3D打印的數據被送回匹茲堡來分析金屬打印結果與（yǔ）打印參數之間的關係。研究（jiū）人員利用基於X射（shè）線顯微層（céng）析同步使3D打印鈦合金零（líng）件的詳細的圖像（xiàng），以（yǐ）幫助表征（zhēng）材（cái）料和（hé）提高（gāo）零件的內部結構。

先前的研究發現，3D打（dǎ）印鈦（tài）合金構件的Ti-6Al-4V合金在EBM加工條件下拉伸性能達到或超過了大多數傳統（tǒng）的（de）製造標準。但由於孔隙率過大，零件的疲勞性能始（shǐ）終（zhōng）較差。研（yán）究小組發現，大多數的孔隙率可以通過調整打印機的工藝參數來消除，但對孔隙率的檢測方法必須足夠精確，並且包含足夠的信息來恰當地描述它。NextManufacturing中心給出了一個最小（xiǎo）的特征分辨率為1.5微米。

圖：LLNL實驗室對金屬打印的研究

在勞倫斯·利弗莫爾LLNL國家實驗室的研究人員（yuán）也在（zài）尋找氣孔問題。他們發現激光粉末熔化金屬工藝所產生的顆粒間的相互作用會導致孔隙率的增加。研究小組利（lì）用一個真空室，通過超（chāo）高速的相機，和一個定製的顯微鏡設置觀（guān）察（chá）被激光噴射並按照激（jī）光方向熔（róng）化過（guò）程。通過計算機模擬和流體動力學，研究人（rén）員還建立了模型，以幫（bāng）助（zhù）解釋粒子運動。這（zhè）些數據（jù）被捕獲（huò）和用於更新仿（fǎng）真（zhēn）模型，有助於優化加工過程，並進一步理解孔（kǒng）隙度的發生和探索先進的診斷和修改的過程。在（zài）3D科學（xué）穀的探秘全球最先（xiān）進的3D打印實驗室-LLNL國家（jiā）實驗室（shì）中可以感受到LLNL以質量研究與前沿應用來（lái）引領（lǐng）3D打印發展的實力與魄（pò）力。

對於（yú）孔隙率的研究，賓夕法尼亞大學還引入了X射（shè）線斷（duàn）層成像技術，詳見3D科學穀發布的X射線（xiàn）斷層成像技術作為3D打印的質量（liàng）利器。

而除了最為熱門和吸引眼球的航空航天與醫療行業用途，模具（jù）市場尤其是隨行冷卻模具的打印是金屬（shǔ）3D打印的另一個潛力市場（chǎng），國際（jì）上最（zuì）為熟知的品牌是山特維克（kè），目前國內3D打印領域在模具鋼材料及應用方麵活躍的機構（gòu）包括北（běi）京易加、無錫（xī）辛德華瑞粉末（mò）新材料科技，中國科學院重慶綠色智能技術研究院，上海藍鑄特種合金材料，東莞勁勝精密（mì）組件，東（dōng）莞華晶粉末冶金，南京航空航（háng）天大學，華中科技大學等。