應（yīng）用於航空航天、汽（qì）車製造、珠寶、醫療等行業領域的金屬3D打印材料，你知道多少呢？小編帶你一起來了解一下吧。

What is 金屬3D打印 ？

　　金屬3D打印是屬於數字熱加工的一項技術，目前製備金屬的3D打印技術主要有：選區（qū）激（jī）光（guāng）熔化/燒結（SLM/SLS)、電子束選區熔化（huà）（EBSM)、激光（guāng）近淨成形（LENS)等。與傳統工藝相（xiàng）比，金屬3D打印有直接成型，無需模具，可以實現個性化設計並製作複雜結（jié）構，高效（xiào）、低消耗、低成（chéng）本（běn）等（děng）優（yōu）點。但是因為其是數字熱加工，變（biàn）形是無法（fǎ）消除的，變（biàn）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（shù）的後期加工處理。

What are 金屬3D打印企業 at home and aboard ？

　　雖然說3D打印在國（guó）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年代就已經興起了（le）。國際範圍（wéi）內，美國Argen Corporation(在牙科（kē）金屬材料領域尤其有實（shí）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（diǎn）Sandvik，德國SLM Solutions等企業在（zài）各自的金屬打印領域提供（gòng）了一（yī）係列的行業解決方案。相比國外，國內金屬3D打印材料大部分依賴進口，價格昂貴，這也促使（shǐ）國（guó）內（nèi）致力（lì）於3D打印金屬材料的企業和機構自主研發金屬（shǔ）3D打印材料。

In where 金屬3D打印材料 be used ？

　　金屬3D打印材料的應用領域相當廣泛，例如，石化工程應（yīng）用、航空航天、汽（qì）車製造、注塑模具、輕金屬合金鑄造、食品加工、醫療、造紙、電力工業、珠寶、時裝等。

　　但是，因（yīn）為金屬3D打（dǎ）印材料本身的材料屬（shǔ）性，其都有特定的應用領域範圍，因此（cǐ），金屬（shǔ）3D打印（yìn）材料選擇的過程是一個權衡多（duō）個因素的過程。而且，3D打印金屬不能僅僅憑（píng）借金屬3D打印機的參數來衡定，每（měi）種金屬材料都有適合自身特性的極限點，包括（kuò）應用、功能、穩定性、耐久（jiǔ）性（xìng）、美觀性、經濟（jì）性都是設計師要考慮的因素。

　　現今，國內外（wài）金屬3D打印機采用的金屬（shǔ）粉末一般有：工具鋼、馬氏體鋼、不鏽鋼、純鈦及鈦合金、鋁合金、鎳基合金、銅（tóng）基合金、鈷鉻合金等（děng）。

1.工具鋼和馬氏體鋼（gāng）

　　以（yǐ）工具鋼和馬氏體鋼為例，工具鋼（gāng）的（de）適用性來源於其優異的硬度、耐磨（mó）性和抗形變能力，以及在高溫下（xià）保持切削刃的能力。模具H13熱作工（gōng）具鋼就（jiù）是其中一種，能夠承受不確定時間的工（gōng）藝條件；馬氏體鋼，以馬氏體300為例，又稱“馬氏（shì）體時效”鋼，在（zài）時效過程中的高強度、韌性和尺寸穩定性都（dōu）是眾所周知的。他們（men）與（yǔ）其他鋼不同，因為他們是不含碳的，屬於金（jīn）屬間化合物，通過豐富的鎳、鈷和（hé）鉬的冶金反應硬化。由於高硬度和耐磨性，馬氏體300才適用（yòng）於許（xǔ）多模具的應用，例如，注塑模具、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、高強度機身部件和賽車零部件。

2.不鏽鋼

　　不鏽鋼與碳鋼不同，目前的鉻含量不同（tóng），10.5%鉻含量最低的鋼合金，不鏽鋼不容易生鏽腐蝕。目前，應（yīng）用於金屬3D打印的（de）不鏽（xiù）鋼主要有三種：奧氏體不鏽鋼316L、馬氏體不鏽鋼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（yòng）於航空航天、石化等多種工程應用，也可以用於食（shí）品加工和醫療等領（lǐng）域。

　　馬氏體不鏽鋼15-5PH，又稱馬氏體時效（沉澱硬化）不鏽（xiù）鋼，具（jù）有很高的強度（dù）、良好的韌性、耐腐蝕性，而且可以進一（yī）步的硬化，是無（wú）鐵素體。目前（qián），廣泛應用於航空航天、石化、化工、食品加工、造紙和金屬加（jiā）工業。

　　馬氏體不鏽鋼17-4PH，在高（gāo）達315℃下仍具有高強（qiáng）度高韌性，而且耐腐（fǔ）蝕性超強，隨著激光（guāng）加工狀態可以帶倆極佳的延展性（xìng）。

3.合（hé）金

　　金屬3D打印材料應用最為廣泛的（de）金屬粉末合金主要有（yǒu）純鈦（tài）及鈦合金、鋁合金、鎳基合（hé）金、鈷鉻合（hé）金、銅基合（hé）金等。

1）純鈦及鈦合金

　　目前應用於市（shì）場的純鈦，又稱商業純（chún）鈦，分為（wéi）1級和2級粉體，2級強於1級，對於大多數的（de）應用同樣具有耐腐（fǔ）蝕性。因（yīn）為純鈦2級具有良（liáng）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，應用於金屬3D打印的鈦合金主要是鈦合金（jīn）5級（jí）和（hé）鈦合金23級，因為其優異的強度和韌性（xìng），結合耐腐蝕（shí）、低比重和（hé）生（shēng）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，因為強度高、模量低、耐疲勞（láo）性強，應用於生產生（shēng）物醫學植入物。鈦合金23級，純（chún）度更（gèng）高，是神級一樣的牙科和醫療鈦（tài）品級。

2）鋁合金

　　目前，應用於金屬3D打（dǎ）印的鋁合（hé）金（jīn）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（zhì）造金屬粉末，可應用於薄壁零件如換熱器或其他（tā）汽車零部（bù）件，還可應用於航空航天及航空工業級的原型及生產零部件；矽/鎂組合使鋁合金更具強（qiáng）度和硬度，使（shǐ）其適（shì）用於薄壁（bì）以及（jí）複雜的幾何形狀的零件，尤其是在具有良好的熱性能（néng）和低重量（liàng）場合（hé）中。

3）鎳基合金

　　一（yī）般情況下，鎳基合（hé）金都具有良好的抗拉伸、抗疲勞和抗（kàng）熱疲勞（láo）性（xìng）能。目前，主要有Inconel 738、Hastelloy X、Inconel 625、Inconel 713、Inconel 718等。

　　Inconel 738具有良好的高溫（wēn）蠕變斷裂強度（dù），抗熱腐蝕性是較低鉻含量的超合金，可長期暴露於高達920-980℃的高溫腐蝕性的環境中，適（shì）用於飛機發動機、燃氣輪（lún）機。

　　Hastelloy X在高溫下具有高強度和抗氧化性，在高達1200℃的環境中，也具有（yǒu）良好的延展性，目前，主要（yào）應用於航空航天技術中，例如（rú）燃（rán）氣輪機部（bù）件和燃燒區組件如過渡管、燃燒器罐、噴杆、排（pái）氣管、加力燃燒室等；而且還因為具（jù）有耐應力腐蝕開裂的性能，應用於工業爐（lú）、石油化工及化學過程（chéng）工業中。

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

　　Inconel 713具有優異的抗（kàng）熱疲勞性能，以（yǐ）及在927℃的特殊斷（duàn）裂強度，適用於噴氣發（fā）動機燃氣輪（lún）機葉片。

　　Inconel 718是基於鐵鎳硬化（huà）的超合金，具有良好的耐腐蝕性及耐熱、拉伸（shēn）、疲勞、蠕變性，適用（yòng）於各種（zhǒng）高端應用，例如，飛機渦輪發動機和陸基渦輪機等。

4）鈷鉻合金（jīn）

　　鈷鉻合金具有高強（qiáng）度、耐腐蝕性強、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包括合金人工關（guān）節、膝關（guān）節和髖關節，同時其還可用於發（fā）動機部件以及時裝、珠寶行業等。

5）銅基合金

　　應用於市場（chǎng）的（de）銅基合金，俗稱青銅，具有良（liáng）好的導熱性和（hé）導電性，可以結合設計自由度，產生複（fù）雜的內部結構和冷卻通（tōng）道，適合冷卻更有（yǒu）效的工具插入模具，如半導體器件，也可（kě）用於微型換熱器，具有壁薄、形狀複雜（zá）的特征。

What problem 金屬3D打印 has ？

　　就國內（nèi）而言，在金屬3D打印領域具有較高權威的（de）3D打（dǎ）印企業當屬西安鉑（bó）力特，公司一直專注於高性能致密（mì）金屬零件的激光立（lì）體成形製（zhì）造，以及金屬零件的激（jī）光修複再製造，涵蓋各（gè）種鈦合金、高溫合金、不鏽鋼、模具鋼、鋁合金等材料（liào）。

　　據西安鉑力特區域（yù）經理周靈峰介紹，國內的傳統製造業體量非常（cháng）巨大，產品種類琳琅滿目，而3D打印作為（wéi）一項前沿科技，遠遠談不上顛覆製造業，兩者是相輔相成、相互促進、協同發展的。雖然，3D打印是一項自由結構製造的技術，但是，需要有很多加工方法來規避3D打印後處理的的痛點（diǎn）。因此，傳統製造（zào）業所使（shǐ）用的數控機床加（jiā）工技術就顯得尤為（wéi）重要，其與3D打印相得益彰，不同的產品在利用這兩種技（jì）術時可以變化主導製造流程，塑造的產品（pǐn）會更加完（wán）美。

　　至於（yú）要真正加（jiā）工一個近乎完美的金屬件，設備載體固然重要，但是需要軟件（jiàn）、工藝、材（cái）料相互協（xié）調，當然，用金屬3D打印機製造零部件或者加工產品，首（shǒu）先需要熟悉材料，然後再談精密機械。而且（qiě），金屬打印，因為支撐問題，會導致後期零件無法加工，可能（néng）需要考慮更多材料成分的配比關係來迎合打印（yìn）過程（chéng）中其他因素對材料特性的影響。以3D打印航空航天（tiān）零部件為例（lì），航空航天上（shàng）使用的金屬部件都是在極端環（huán）境下的，具有強抗腐蝕性、耐高溫、金屬強度高的特點，如果（guǒ）不熟悉材料特（tè）征，如何利（lì）用3D打（dǎ）印控製製造金屬零（líng）部件呢？因此（cǐ），熟悉材料就顯得尤為重要。

　　另外，金屬3D打印材料成本較高，一方麵是因為國內大部分的金屬3D打印材料依賴進口，另一方麵，前期研發金屬打印新（xīn）材料（liào）需要消耗大量的（de）科研（yán）經費及人力、物力（lì）資源。但是，開發專用的金（jīn）屬3D打印原材料（liào）是推動金屬3D打印發展的必然（rán）因（yīn）素，而且，這也能催生新產業的發展。

Summary

　　內行看門道，外行看（kàn）熱（rè）鬧。就國內金屬3D打（dǎ）印（yìn）的發（fā）展現狀而言，中國（guó）還有很長的路要走。據介紹，我們看到，美國在走（zǒu）“互聯網+”，德國走（zǒu）“+互聯（lián）網”，然後中國以德（dé）為（wéi）師，提出（chū）工業4.0。但是，我（wǒ）們要認識到，德國具有雄厚的工業基礎作為支撐（chēng），才提出製（zhì）造業+互聯網，相比（bǐ）而言，中國的製造業基礎還是薄弱的（de），而且研究基礎也不高，這也是製約金屬3D打印材料發（fā）展的（de）關鍵（jiàn）因素之一。現今國（guó）家提出“互聯網+製造業”，是希望把（bǎ）個人的因素融合（hé）進來，讓知識流動性加強，然後逐步推進“互聯網+製造業”，促進傳（chuán）統製造業的轉型升級，推動3D打印（yìn）的快速發展（zhǎn）。