2017年，3D打印（增材製造）材料將根據3D打印的技術特點得到更好的針對性（xìng）開發（fā），在（zài）更細微的細節上滿足應用端更高質量和更大的（de）最終生產零件需求。同時（shí），可用於3D打印過程的材料範圍繼續擴大，在低、中、高端領域（yù）滿足一係列不同的需求。

多種因素促進工程級（jí）材料的開發（fā），包括標準機構、政府實驗室、聯盟和其（qí）他團體，以及更大的材料公司包括（kuò）GKN、美鋁、贏創、巴斯夫、Solvay在（zài）這一領域發力，而設備（bèi）廠商的驅動（dòng）成為另一主要因素，最典型的是惠普多射流技術，贏創與巴斯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（guǎng）闊的應用空間（jiān）。

材料與應用（yòng）緊密結合

改善增材製造材料的標準和指（zhǐ）南
用增材（cái）製造和3D打印（yìn）的方法製作高質量的最終生產部（bù）件，這需要詳細定義的材料和打印零件的標準和指南，並（bìng）且（qiě）涵蓋設備和工（gōng）藝，對於金屬零件的3D打印尤其（qí）如此，金屬打印在2017年（nián）繼續（xù）成為增長最快的3D打印市場。

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

在2016年，免費的在線搜索Senvol數據庫生成了（le）一套新的（de）工業級增材製造（zào）工具用於提供給麵向製造（zào）的工程師使用，Senvol數據庫包含了工業增（zēng）材製造設備和表征材料的性能數據，用戶（hù）可以在上（shàng）麵（miàn）根據自己的需求搜索與之相關的信息。其強大的專有（yǒu）算（suàn）法可以幫助生產者確定（dìng）哪些部分使用增材（cái）製造（AM）會比傳（chuán）統工藝更加有效。這（zhè）個算法分析了整個供應鏈，並（bìng）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（bèi）和材料廠商的影響（xiǎng），是個中立的工具，用來幫助那些想要通（tōng）過（guò）增材製造來（lái）進行生產的（de）用戶降低行業（yè）進入壁壘。

舉個（gè）例子來說，Arcam（AP&C）鈦合金 Ti6Al4V（45 – 106微米）材料，通過Arcam Q20來加工，Senvol數據庫就可以查到材料性能、工藝參數、粉（fěn）末特性，和熱等靜壓（yā）（HIP）的影響，這些數據來源於航空航天行業的最（zuì）佳實踐。各項指標均避免了其他（tā）航空航天（tiān）企業做自己的材料（liào）表征的重（chóng）複工作。由於不同的行業使用（yòng）非（fēi）常相似的材料，例如鈦合金也用於醫療植入物（wù）的製（zhì）造（zào），這樣的（de）數據集可以被（bèi）航（háng）空和醫療之間共享。

Senvol的總裁Annie Wang已被選定（dìng）為SAE增材製（zhì）造委員（yuán）會數據管理委員會副主席，這個技術委員會隸屬於SAE航（háng）空航天材料係統。Annie Wang在委員會的重（chóng）點工作將是（shì）建立一個係統，以確保材料規格的（de）控製和溯源（yuán）。數據管理委員會還將與SAE的MMPDS新（xīn）興技術工作組（zǔ）協（xié）調（diào）關於高分子（zǐ）複合材料（liào）CMH-17的SAE國際複合材料手冊和新型金屬材料（liào）的數據研究工作（zuò）。

關（guān）於（yú）標準化與（yǔ）數據對材料的促進作用（yòng），3D科學穀發表的ASTM增材製造國際標準與行業發展，大數據與3D打印手牽手做過深入分析（xī）。

金屬，金屬，更多的金屬

最終生產零件，是3D打印的（de）未來。近期的IDTechEx報告中提到2016金屬打印機銷售增長48%，材料（liào）銷售增長32%。該報告涵蓋了選擇性激光熔（róng）化（SLM），電子束熔煉（EBM）、送粉、金屬+粘（zhān）結劑，焊（hàn）接和一些新興的技術。材料範圍廣：鋁合金、鈷合金、鎳合金（jīn）、鋼（gāng）、鎳鈦合金、鈦合金、金、鉑、鈀、銀、銅、青銅，和鎢。由於（yú）對航空航天和醫療應用的高度（dù）重視，金屬增材製造，由於航空航天行業的大量使用，鈦合金占有31%的市場（chǎng）份額，同時，航空航天行業也大量投資於鈷、鎳和鋁合金.。

針對（duì）與SLM和EBM，根據Absolute Reports，預測到2021年的增長率保持在26.86%的年平（píng）均水平，另外根據Absolute Reports，歐洲金屬市場的速（sù）度高於全球水平，從2011年到2016年保持了54.92%的高增（zēng）長水平。

金屬粉末是金屬增（zēng）材製造的一大製約因素，根據Wholers與VDW報（bào）告，金屬增材製造市場（chǎng）份額大（dà）約隻占所有增材製（zhì）造的10%左右，然而這一（yī）比例有望（wàng）在2023年達到（dào）51%左（zuǒ）右。而目前大（dà）多（duō）數領先的金（jīn）屬粉末製造商都（dōu）在開發用於增材製造的金屬粉末，雖然粉末還是供不（bú）應求，但這一現象有望很（hěn）快發生改變。

美鋁開創了推動世界發展（zhǎn）的多種材料（liào）解決（jué）方案，提供由鈦、鎳和鋁製成的增值產品，並生（shēng）產世界一流的鋁土礦、氧（yǎng）化鋁（lǚ）和原鋁（lǚ）產品。為滿足包括航空航天製造在（zài）內的各行業對增材製造的需求，美鋁將其下遊服務業（yè）務（wù）以Arconic公司的名義（yì）拆分出來。在賓（bīn）夕法尼亞（yà）州的匹（pǐ）茲堡生產（chǎn）3D打印金屬（shǔ）粉末，並設有美鋁技術（shù）中心，除此之外，他們正（zhèng）在開發（fā）專有的鈦、鎳和鋁粉末優（yōu）化的3D打印航空零件。

另外（wài）一（yī）家公司，吉凱恩(GKN)旗下設有吉凱恩傳動（dòng）係統、吉凱恩粉末冶金、吉凱恩航宇（yǔ）和吉凱恩陸地係統四個事業部。這四個業務部門相輔相成，為金屬粉末的（de）研究和應（yīng）用帶（dài）來領先優勢（shì）。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（zài）歐洲金屬粉末製品市場的（de）銷售也呈快速增長。吉凱（kǎi）恩（ēn）Hoeganaes還（hái）與德國（guó）的TLS技術公司達成合作（zuò）成立合資公司，為北美地（dì）區（qū）的航空航天和醫療製造業（yè）提供（gòng）可用於3D打（dǎ）印的（de）鈦金屬（shǔ）粉末。 TLS技術公司為增材製造市場提（tí）供鈦金屬粉（fěn）末也有20多（duō）年的曆史。新公司設（shè）立在（zài）美國新澤（zé）西的Cinnaminson，並將於2017年開業，這將加強吉凱恩在增材製造領（lǐng）域提供高質量標準鈦金屬粉末的市場地位。

在卡內基（jī）梅隆大學的領導NextManufacturing中心，通過巨大的同步X射線輻射機，足（zú）以看（kàn）到百萬分之一米（mǐ）的金屬內（nèi）部（bù）細節。X射（shè）線掃描金（jīn）屬3D打印的數據被送回匹茲堡來分析金屬打印結果與打印參數之間的關係。研究人（rén）員利用基於X射線顯微層析同步使3D打印鈦合金零（líng）件的詳細的圖像，以（yǐ）幫助（zhù）表征材料和提高零件的內部結構。

先前的研究發現，3D打印鈦合金構件的Ti-6Al-4V合金在（zài）EBM加工條件下拉伸性能達到或（huò）超過了大多數傳統的製造標準。但由（yóu）於孔隙率過大，零件的疲（pí）勞性能始終較差。研究小組發現，大（dà）多數的孔隙率可以通過調整打印機的工藝參數來消除，但（dàn）對孔隙率的檢測方法必須足夠精確，並且包含足夠的信（xìn）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（lǜ）為1.5微米。

圖：LLNL實驗室（shì）對金屬打印的研究

在勞倫斯·利弗莫（mò）爾LLNL國家實驗室的研究人員也（yě）在尋找氣孔問題。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（yòng）會導（dǎo）致（zhì）孔隙（xì）率（lǜ）的增加。研究小組利用一（yī）個真空室，通過超高速的（de）相機，和一個定製的顯微鏡設置觀（guān）察被（bèi）激光噴射並按照（zhào）激光方向（xiàng）熔化過程。通過計算機模擬和流體（tǐ）動力（lì）學，研究人員（yuán）還建立了模（mó）型，以幫助解釋粒子運（yùn）動。這些數據被捕獲和（hé）用於更（gèng）新（xīn）仿真模型，有助於優化加工過程，並進一步理解孔隙度的發（fā）生和探索先進的診斷和修改的過程。在3D科學穀的探秘全球最（zuì）先進的3D打印實驗室-LLNL國（guó）家（jiā）實驗室中可以感受到LLNL以質量研究與前沿應用來引領3D打（dǎ）印（yìn）發展的實力與魄力。

對於孔隙率的研（yán）究，賓夕法尼亞大學還引入了X射（shè）線斷層（céng）成像技術，詳見3D科學穀發（fā）布的X射線斷層成像技術作為3D打印的（de）質量利器。

而除了（le）最為熱門和吸（xī）引眼球的（de）航空航天與醫療（liáo）行業用途（tú），模具市場尤其（qí）是（shì）隨行冷卻模具的打印是金屬3D打印的另一（yī）個潛力市場，國際上最為熟知的品牌是山特維克，目前國（guó）內3D打印領域在模具鋼（gāng）材料及應（yīng）用方麵活躍（yuè）的機構包括北（běi）京易加、無錫辛德華（huá）瑞粉末新材（cái）料科技，中國科學院重慶綠色（sè）智能技術研究院，上海藍鑄（zhù）特種合金材料，東莞勁（jìn）勝精（jīng）密組件，東莞華晶粉末冶金，南（nán）京航空航（háng）天大學，華中科（kē）技大學等。