應用於航空（kōng）航天（tiān）、汽車（chē）製造、珠寶、醫療等行業領（lǐng）域的金屬3D打印材料，你知道多少呢？小編帶你一（yī）起來了解（jiě）一下吧。

What is 金屬3D打（dǎ）印 ？

　　金屬3D打印是屬於數字熱加工的一（yī）項技術（shù），目前製備金屬的3D打印（yìn）技術主要有：選區激光熔化/燒（shāo）結（SLM/SLS)、電（diàn）子束選區熔化（EBSM)、激光近淨成形（LENS)等。與傳統（tǒng）工藝（yì）相比，金屬3D打（dǎ）印（yìn）有直接成型（xíng），無需模具（jù），可以實現個性化設（shè）計並製作複雜結構，高效、低消耗、低成本等優點。但（dàn）是因為其是數字熱加（jiā）工，變形是（shì）無法消除的，變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（děng）技術的後期加工處理。

What are 金（jīn）屬3D打印企業 at home and aboard ？

　　雖然說（shuō）3D打（dǎ）印在國內近幾年（nián）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（xìng）起了。國際範（fàn）圍內，美國Argen Corporation(在牙科金（jīn）屬（shǔ）材料領域尤其有實（shí）力），美國Carpenter Technology，德（dé）國（guó）Concept Laser, 英國CPM，德國（guó）EOS，意（yì）大利Legor Group，英國（guó）LPW Technology，美國（guó）Pyrogenesis(在國防（fáng）領（lǐng）域尤其擅長），瑞典Sandvik，德（dé）國（guó）SLM Solutions等企（qǐ）業在各自的金屬打印領（lǐng）域（yù）提供了一係列的行業解決方案。相比國外，國（guó）內金屬3D打印材料大部分依賴進口，價格昂貴（guì），這也促使國（guó）內致力（lì）於（yú）3D打印金屬材料的企業和機構自主研發金屬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（dāng）廣泛，例如，石化（huà）工程應用、航空航（háng）天、汽車（chē）製造、注塑（sù）模具、輕金屬合金鑄造、食品加工、醫療、造紙、電力工業、珠（zhū）寶、時裝等。

　　但是，因為金屬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（cǐ），金屬3D打印（yìn）材料選擇（zé）的過程是一個權（quán）衡多個因素的過程。而且，3D打印金屬不能僅僅憑（píng）借金屬3D打（dǎ）印（yìn）機的參數（shù）來衡（héng）定，每種金（jīn）屬材料都有適合自身（shēn）特（tè）性的極限點（diǎn），包（bāo）括應用、功能、穩（wěn）定性、耐久性、美觀性、經濟性都（dōu）是設計（jì）師要考慮（lǜ）的因素。

　　現今，國內外（wài）金屬3D打印機采用（yòng）的金屬粉（fěn）末一（yī）般有：工具鋼（gāng）、馬氏體鋼、不鏽鋼、純鈦及鈦合金、鋁合金、鎳基合金、銅基合金、鈷鉻合金等。

1.工具鋼和馬氏體鋼

　　以工具鋼和馬氏體（tǐ）鋼為例，工具鋼的適用性來源於其優異的硬度、耐磨（mó）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熱作工具鋼就是其中一種，能（néng）夠承受不確定時間的工藝條件；馬氏體鋼，以馬氏體300為例，又稱“馬氏體時效”鋼，在時效過程中的高強度、韌性和尺寸穩定性都（dōu）是眾所（suǒ）周知的。他們與（yǔ）其（qí）他鋼不同，因為他們是不含碳的，屬於金屬（shǔ）間化合物，通過豐富的鎳、鈷和鉬的（de）冶金反應硬化。由於高硬度和耐磨性，馬氏體300才適用於許多模具的應（yīng）用，例如（rú），注塑（sù）模具、輕金屬（shǔ）合（hé）金鑄造、衝壓和（hé）擠壓等，同時，其（qí）也廣泛應用於航空航天、高（gāo）強度機身部件和賽車零部件。

2.不鏽鋼

　　不（bú）鏽鋼（gāng）與碳鋼不同，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。目前，應用於金屬3D打印的不（bú）鏽鋼主要有三種（zhǒng）：奧（ào）氏體不（bú）鏽鋼316L、馬氏體（tǐ）不鏽（xiù）鋼15-5PH、馬氏體不鏽鋼17-4PH。

　　奧氏體不鏽鋼316L，具有（yǒu）高強度和耐腐（fǔ）蝕性，可在很（hěn）寬的溫度範圍下降（jiàng）到低溫，可應用於航空航天、石化等多種工程應用，也可以用於食品加工和醫療等（děng）領域。

　　馬氏體不鏽鋼（gāng）15-5PH，又（yòu）稱（chēng）馬氏體時效（xiào）（沉（chén）澱硬化）不鏽鋼，具有很高的強度、良（liáng）好的韌性、耐（nài）腐蝕性，而且可以進一步（bù）的硬化，是（shì）無鐵素體。目前，廣泛應用於航空航天、石化（huà）、化工、食品加工、造紙和金屬加工業。

　　馬氏體不鏽鋼17-4PH，在高達315℃下仍具有高強度高韌性，而且（qiě）耐（nài）腐蝕性超（chāo）強，隨著激光加工狀態可以帶倆極佳的延展性。

3.合金

　　金屬3D打印材料應用最為廣泛的金屬粉末合（hé）金主要（yào）有純鈦及鈦合（hé）金、鋁（lǚ）合金、鎳基合金、鈷鉻合金、銅基（jī）合金等。

1）純鈦（tài）及鈦合金

　　目前應用於市場的純鈦，又稱商業純鈦，分為1級和2級粉體，2級強（qiáng）於1級，對於大多數的應用同樣（yàng）具有耐腐蝕性。因為純鈦2級具有良好的生物相容性，因此在醫療（liáo）行業具有（yǒu）廣泛的應用前景。

　　鈦（tài）是鈦合金產業的關鍵。目前（qián），應用（yòng）於金屬3D打印的鈦合金主要是鈦合（hé）金5級和鈦合金23級，因為其優異（yì）的（de）強度（dù）和韌性，結合耐腐蝕、低比重和生物相容性，所以在航空（kōng）航天和汽車製（zhì）造（zào）中具有非常理（lǐ）想的（de）應用，而且，因為強度高、模量低（dī）、耐疲勞性強，應用於生產生物醫學植入物。鈦合金23級，純度更高，是神級一樣的牙科（kē）和醫療鈦品級。

2）鋁合金

　　目前，應用於金屬（shǔ）3D打（dǎ）印的鋁合金主要有（yǒu）鋁矽AlSi12和AlSi10Mg兩種。鋁矽12，是（shì）具有良好的（de）熱性（xìng）能的（de）輕質增材製造（zào）金屬粉末（mò），可應（yīng）用於（yú）薄壁零件如換（huàn）熱器或其他（tā）汽車零部件，還可（kě）應用於航空航天及航空工業級的原型及生產零部件；矽（guī）/鎂組合使鋁合金更具強度和硬度，使其適用於薄壁以及複雜的幾何形狀的（de）零件，尤其是在具有良好的（de）熱性（xìng）能和低重量場合中。

3）鎳基合金

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

　　Inconel 738具有良好的高溫蠕變斷裂強（qiáng）度，抗熱腐（fǔ）蝕性是較低鉻含量的超合（hé）金（jīn），可長期暴露於高達920-980℃的高溫腐蝕性的環（huán）境中（zhōng），適用於飛機發動（dòng）機、燃氣輪機。

　　Hastelloy X在高溫下具有高強度和抗氧化（huà）性，在（zài）高達1200℃的環（huán）境中，也具有良好的延展性，目前，主要應用於航空航天技術中，例如燃氣（qì）輪機部件和燃燒區組件如過渡管、燃燒器罐、噴（pēn）杆、排氣管（guǎn）、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（yú）工業爐、石油化工及化學過（guò）程工業中。

　　Inconel 625在高溫約（yuē）815℃的條件下依然具有良好的負載性能，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（yì）的抗熱疲勞性能，以及在（zài）927℃的特殊斷裂強度，適用於噴氣（qì）發動機燃氣輪（lún）機葉（yè）片。

　　Inconel 718是基於鐵鎳硬化的超合金，具有良好（hǎo）的耐腐（fǔ）蝕性及耐熱、拉伸、疲勞、蠕（rú）變（biàn）性，適用於各種高端（duān）應用，例如，飛機渦輪發動機和陸基渦輪機等。

4）鈷（gǔ）鉻合金

　　鈷鉻合金具有（yǒu）高強度、耐腐蝕性強、良好的生物相容性以及無磁性的性能，主要應（yīng）用於外科植入（rù）物包括合金人工關節、膝關節和髖關節，同時其還可（kě）用於發動機部件以及時（shí）裝、珠寶行業等。

5）銅基合（hé）金

　　應用於（yú）市場的銅（tóng）基合金，俗稱（chēng）青銅，具有良好的導熱性和導電性（xìng），可以結合設計自由度，產生複雜的內（nèi）部結構（gòu）和冷卻通道，適合冷（lěng）卻更有效的工具插入模具，如半導體器件，也可用於微型換熱器，具有壁薄（báo）、形狀複雜的特征。

What problem 金屬3D打印 has ？

　　就國內而言，在金屬3D打印領域具有較高權威的3D打印企業當屬西安鉑力（lì）特，公（gōng）司（sī）一直專注於高性能（néng）致密金（jīn）屬零件的激光立體成形製造，以及金屬零件的激光修複再（zài）製造，涵蓋各種鈦合金、高溫合金、不（bú）鏽鋼（gāng）、模具鋼、鋁合金等材料。

　　據西安鉑力特（tè）區域經（jīng）理周靈峰介紹，國內的傳（chuán）統製造業體（tǐ）量非常巨大，產品種類琳琅滿目，而3D打印作為一項前沿科技，遠遠談（tán）不上（shàng）顛覆製造業，兩者是相輔相成、相互促進、協同（tóng）發展的。雖然，3D打印是一項自由結構（gòu）製（zhì）造（zào）的技術，但是，需要有很多（duō）加工方法來規避3D打印後（hòu）處（chù）理的的痛點。因此，傳統製造業所使用的數控機床加工技（jì）術就顯得尤（yóu）為重要（yào），其與3D打印相得益（yì）彰，不同的產品在利用這（zhè）兩種技術時可以變化主導製造流程，塑造的產品會更加完美。

　　至（zhì）於要真正加工一個近乎完（wán）美的金屬件（jiàn），設備載體固（gù）然重要（yào），但（dàn）是（shì）需要軟件、工藝、材料相互協調（diào），當然，用金屬3D打印機製（zhì）造零（líng）部件或者加工產品，首先需要熟悉材料，然後（hòu）再談精密機械。而且，金屬打（dǎ）印，因為支撐問題，會導致後期零件無法加工，可能需要考慮（lǜ）更多材料成分的配（pèi）比關係來迎合打印過程中其他因素（sù）對材料（liào）特性的影響。以（yǐ）3D打印航空航天零部件為例，航空航（háng）天上使用的金屬部件都（dōu）是在極端環境下的，具有強抗腐蝕性（xìng）、耐（nài）高溫、金屬強度高的特點，如果不熟悉材料特征，如何利用3D打印控製製造金屬零部件呢？因此，熟（shú）悉材料就（jiù）顯得尤為（wéi）重要。

　　另外，金屬3D打印材料成本較高，一方麵是（shì）因為國內大部分的金屬3D打印材料依賴（lài）進口，另一方麵，前期研發金屬打印新材料需要消耗大量的科（kē）研經費及人力（lì）、物力資源。但是，開發專用的金屬3D打印原材料是推動金屬3D打印發（fā）展（zhǎn）的必然因素，而且，這（zhè）也能催生新產業（yè）的（de）發展。

Summary

　　內行看門道，外行看（kàn）熱鬧。就國內金屬3D打印的發展現（xiàn）狀而言，中國還有很長（zhǎng）的路要走。據介紹，我們看到（dào），美國在走“互聯網+”，德國走“+互聯網”，然後中國以德為師，提出工業4.0。但是，我們要認識到，德國具（jù）有雄厚的工業基礎作為支撐，才（cái）提出（chū）製造業+互聯網，相比而言，中國的製造業基（jī）礎還是（shì）薄弱的，而（ér）且研究基礎也不高，這也是製約金屬3D打（dǎ）印材料發展的（de）關鍵因素之一（yī）。現今國家提出“互（hù）聯網（wǎng）+製造業”，是希（xī）望把個人的因素融合進來，讓知識流動性加強，然後逐步推進“互聯網+製造業”，促進傳統製造業的轉型升級，推動3D打印的快速發（fā）展。