3D打印，自20世紀90年代中期被（bèi）發（fā）明以來，在近幾年終於算是迎來了一（yī）個較受關注的高速發展時期。不論是國家政府部門（mén），還是（shì）傳統企業，都（dōu）在積極促進3D打印與（yǔ）行業間的深度融合，以期推動3D打印的市場應用，帶動傳（chuán）統行業的轉型升（shēng）級。但是（shì），從目前的實際情況來講，3D打（dǎ）印還沒有形成一個完善的產業鏈，製約它發展的原因有多種，其中3D打印材料的（de）研發應用還（hái）不（bú）太成熟是一個較為關鍵（jiàn）的因素。那麽，目前在3D打印材料中最受重視的金屬材料，發展到（dào）了哪個階段呢，不妨跟（gēn）隨小編的梳理一起來了解一下。

       什麽是金屬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：選區激光熔化/燒結(SLM/SLS)、電子束選區熔化(EBSM)、激光近淨成（chéng）形(LENS)等。與傳統工藝相比，金屬3D打印有（yǒu）直接成型，無需模具，可以（yǐ）實現（xiàn）個性化設計並製（zhì）作複雜結構，高效（xiào）、低消耗、低成本等優點。但是因為（wéi）其（qí）是數字熱加（jiā）工，變形是無法消除的，變形量需要從工（gōng）藝和（hé）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理。

       國內外做金屬3D打印（yìn）的企業有哪些?

       雖然說3D打印（yìn）在國內近幾年熱度才升起來，但就國際而言，3D打印發展（zhǎn）早在20世紀80年代就已經興起了。國際範圍內，美國Argen Corporation(在牙科金屬材料（liào）領域尤其有實力)，美國Carpenter Technology，德（dé）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（děng）企業在各自的金屬（shǔ）打（dǎ）印領域提供了一係列的行業解決方案。相比（bǐ）國外，國（guó）內金屬3D打印材料大部分依賴進口，價格昂貴，這（zhè）也促使國內致力於3D打印（yìn）金（jīn）屬材料的企業和機構自主研發金屬3D打印材料，最具代表性的可提供金屬材料及服務的企業有西安鉑力（lì）特、銀邦股份、上海材料研究所、上海康速金屬材料、鑫烯三維科技等企業。

       金（jīn）屬3D打印（yìn）材料的（de）市場應用

       金（jīn）屬3D打印材料的應用領域相當廣泛，例如，石化工程（chéng）應用、航空航天、汽車製造、注塑模具、輕金屬合金（jīn）鑄造、食品加工、醫療、造紙（zhǐ）、電力工業（yè）、珠寶、時裝等。

       但是（shì），因為金（jīn）屬3D打印材料本身的材料屬性，其都有特定的應用領域範圍，因此，金屬3D打印材料選（xuǎn）擇的（de）過程是一個權衡多個因素的（de）過程。而且（qiě），3D打印金屬不能僅僅憑（píng）借金屬3D打印機的參數（shù）來（lái）衡定，每種金屬材料都有適合自身（shēn）特性的極限（xiàn）點，包括（kuò）應（yīng）用、功能、穩（wěn）定性、耐久性、美觀性、經（jīng）濟性都是設計師要考慮的因素。

       現今，國內外金（jīn）屬3D打印機采用的金屬粉末一般有：工具鋼、馬氏體鋼、不鏽鋼、純鈦及鈦合金、鋁合金、鎳基合金、銅基合（hé）金、鈷鉻合金（jīn）等。

       1.工具鋼和馬氏體鋼

       工具鋼

       以工具鋼和馬氏（shì）體鋼為（wéi）例，工具鋼的適用（yòng）性來源於其優異的硬度、耐磨性（xìng）和抗形變能力，以及在高溫下保持切削刃的能力。模具H13熱（rè）作工具鋼就是其中一種，能夠承受不確定時間的工藝條件;馬（mǎ）氏（shì）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（dìng）性都是眾所周知的。他們與其他鋼不同，因為他（tā）們（men）是不含碳（tàn）的，屬於金屬間化合物，通過豐富的鎳（niè）、鈷和鉬的冶金反應硬化。由於高硬度和耐磨性，馬氏體（tǐ）300才適用於許多（duō）模具的應（yīng）用，例如，注塑模具、輕金屬合金鑄造、衝壓和擠壓等，同時，其也廣泛應用於航空航天、高強（qiáng）度機身部件和賽車零（líng）部件。

       2.不鏽鋼

       不（bú）鏽鋼

       不鏽鋼與（yǔ）碳鋼（gāng）不（bú）同，目前的鉻含量不同，10.5%鉻含量最低的鋼合金，不鏽鋼不容易生鏽腐蝕（shí）。目前（qián），應（yīng）用於金屬3D打印的不鏽鋼主要有三種：奧氏體不鏽鋼316L、馬氏體不鏽鋼（gāng）15-5PH、馬氏（shì）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（zài）很寬的溫度範圍（wéi）下降到低溫，可應用於航空航（háng）天、石化等（děng）多種工程應用，也可以用於食品加工和醫療（liáo）等領域（yù）。

       馬氏體不鏽鋼15-5PH，又（yòu）稱（chēng）馬氏體時效(沉澱硬化)不鏽鋼，具（jù）有很高的（de）強度、良好的韌性、耐（nài）腐蝕性，而且可（kě）以進一步的硬化，是無鐵素體。目前，廣泛應用於航空航天、石（shí）化、化工、食品加工、造紙和（hé）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（jiā）工狀態可以帶來極佳的延展性。

       3.合金

       金屬3D打印材料應用最為廣泛的金屬粉末合金主要有純鈦及鈦合金、鋁合金、鎳基合金、鈷鉻合金（jīn）、銅（tóng）基合（hé）金等。

       1)純鈦及鈦合金

       鈦合金

       目前應用於市場的純鈦（tài），又稱商（shāng）業純鈦，分為1級和2級（jí）粉體（tǐ），2級強（qiáng）於1級（jí），對於大多數的應用同樣具有耐腐蝕（shí）性。因為純鈦（tài）2級具有良好的生物相容性，因此在醫療行（háng）業具有廣泛的應用（yòng）前景。

       鈦是鈦（tài）合金（jīn）產業的關鍵。目前，應用（yòng）於金屬3D打印的鈦合金主（zhǔ）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（jié）合耐（nài）腐（fǔ）蝕、低比重（chóng）和生物相（xiàng）容性，所以在航空航（háng）天和汽車製（zhì）造中具有非常理想的應用，而（ér）且，因為強度高、模量低、耐疲勞性強，應用於（yú）生產生物（wù）醫學植入物。鈦合金23級，純度更高，是神級一樣的牙（yá）科和醫療鈦品級。

       2)鋁合金

       鋁合金（jīn）

       目前，應用於金屬3D打印的鋁合金主要有鋁矽AlSi12和AlSi10Mg兩種。鋁（lǚ）矽12，是具有良好的熱（rè）性能（néng）的輕質增（zēng）材製造金屬粉末，可（kě）應用於薄壁零件如換熱器（qì）或其他汽車零部件，還可應用於航空航（háng）天及航空工業（yè）級（jí）的原型及生產零部件;矽/鎂組合使鋁合金更具強度和（hé）硬（yìng）度，使其適用於（yú）薄壁以及複雜的幾何形狀的零件，尤其是在具有良好的熱（rè）性能和低重量場合中。

       3)鎳基（jī）合金

       鎳合金（jīn）粉

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

       Inconel 738具有良好的高溫蠕變斷裂強度，抗熱腐蝕性是較低（dī）鉻含（hán）量的超合金，可長期暴露於（yú）高達920-980℃的高溫腐蝕性（xìng）的環境中，適用於飛機發動機（jī）、燃氣輪機。

       Hastelloy X在高溫下（xià）具有高強度和抗（kàng）氧化（huà）性，在高（gāo）達1200℃的環境中，也具有良好的延展（zhǎn）性，目前，主要應用於（yú）航空航天技（jì）術中，例（lì）如燃氣輪機（jī）部件和燃燒區組件如過渡管、燃（rán）燒器罐、噴杆、排（pái）氣管、加力燃燒室等;而且還因為具有耐應（yīng）力腐蝕開（kāi）裂的性（xìng）能，應用於工（gōng）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（yǒu）良好的負載性能，而且耐腐蝕性強，廣泛應（yīng）用於航空（kōng）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（shū）斷裂強度，適用（yòng）於噴氣（qì）發動機燃氣輪機葉片。

       Inconel 718是基（jī）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，適用於各種高端應用，例如，飛機渦輪發動機和陸基渦輪機等（děng）。

       4)鈷鉻合金

       鈷鉻合（hé）金粉

       鈷鉻合金具有高（gāo）強度、耐腐蝕性（xìng）強、良好的生物相容性以及無磁性的性能，主要應用於外科（kē）植入物包括合金人工關（guān）節、膝關節和（hé）髖關節，同時其（qí）還可用於發動機部（bù）件以及（jí）時裝、珠寶行業等。

       5)銅基合金

       青銅粉

       應（yīng）用（yòng）於市場的銅（tóng）基合金，俗稱青銅，具有良好的導熱性和導電性，可以結合設計（jì）自由度（dù），產生複雜（zá）的內部結構和冷卻通道，適合冷卻更（gèng）有效的工具插入模具，如半導體器（qì）件，也可用於微型換熱器，具有（yǒu）壁薄、形狀複雜的特征。