3D打（dǎ）印，自20世紀（jì）90年代（dài）中期被發明（míng）以來，在近幾年終於算是迎來了一個較受關注（zhù）的高（gāo）速發展時期。不論是國家政府部門，還是傳（chuán）統企業，都在積極促（cù）進3D打印與行業間的深度融合，以（yǐ）期推動3D打印的（de）市（shì）場應用，帶動傳統行業的轉型（xíng）升（shēng）級。但是，從目前的實際情況來講，3D打印還沒有形成一（yī）個完善的產業鏈，製約它發展的原因有多種（zhǒng），其中（zhōng）3D打印材料的研發（fā）應用還不太成（chéng）熟是一個較為（wéi）關鍵的因（yīn）素。那麽（me），目前在3D打印材料中最受重視的金屬材料，發展（zhǎn）到了哪（nǎ）個階段呢（ne），不妨跟隨小編的梳理一起來了解一下（xià）。 

 

什麽是金屬3D打印？ 

 

金屬（shǔ）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（jì）術主要有（yǒu）：選區激光熔（róng）化（huà）/燒結（SLM/SLS)、電（diàn）子束選區熔化（EBSM)、激光近淨成形（LENS)等。與傳統工藝相比，金屬3D打印有直（zhí）接成型，無（wú）需模具，可以實現個性化設計並製作複雜結（jié）構，高效、低消耗、低成本等優點（diǎn）。但是因為其是數字熱加工，變形是無法消除的（de），變形量需要從工藝和經驗上去控製，最後還要（yào）經過數控機床等技術的（de）後期加（jiā）工（gōng）處理。 

 

國內外做金屬3D打印的企業有哪些？ 

 

雖然說3D打印在國內近幾年（nián）熱度才升起來，但就國際而言，3D打印（yìn）發展早在20世紀（jì）80年代就已（yǐ）經（jīng）興起了。國（guó）際範圍內，美（měi）國Argen Corporation(在牙科金屬材料領域尤其有實力），美國Carpenter Technology，德國Concept Laser, 英國CPM，德國EOS，意大利Legor Group，英國LPW Technology，美（měi）國Pyrogenesis(在國防領域尤其擅長（zhǎng）），瑞（ruì）典Sandvik，德國SLM Solutions等企業在各自的（de）金（jīn）屬（shǔ）打（dǎ）印（yìn）領域提供了一係列的（de）行業解決方案。相比國外，國內金屬3D打印材料大（dà）部分依賴進口，價格昂貴，這也促使（shǐ）國內（nèi）致力於（yú）3D打印金屬材料的企業和機構自主研發（fā）金屬3D打印材料，最具代表性（xìng）的可提供金屬材料及服務的企業有西（xī）安鉑力特、銀邦股份、上（shàng）海（hǎi）材（cái）料研究所、上海康速（sù）金屬材料、鑫烯三維科技（jì）等企業。 

 

金屬3D打印材料的市場應用 

 

金（jīn）屬3D打印材料的應用領（lǐng）域相當（dāng）廣泛，例如，石化工程應用、航空航天、汽車製造、注（zhù）塑模具（jù）、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（děng）。 

 

但是，因為金屬3D打印材料本身的材料屬性，其（qí）都有（yǒu）特定的（de）應用領域範圍，因此，金屬3D打印材料選擇的過程是（shì）一個權衡多個因素的過程。而且，3D打印金（jīn）屬不能僅僅憑借金（jīn）屬3D打印機的參（cān）數來衡定，每種金屬材料都有適合自身（shēn）特性的極限點，包括應用、功能、穩定性（xìng）、耐久性、美觀（guān）性、經濟（jì）性都是設計師要考慮（lǜ）的因素。 

 

現今，國內（nèi）外金屬（shǔ）3D打印機采用的金屬粉末一般有：工具鋼、馬（mǎ）氏體鋼、不鏽鋼、純鈦及鈦（tài）合金、鋁（lǚ）合金、鎳基（jī）合金、銅基合金、鈷鉻合金等。 

 

1.工具鋼和馬氏體鋼（gāng） 

 

 

工具鋼 

 

以工具鋼和（hé）馬氏體鋼為例，工具鋼的（de）適用性來源於（yú）其優異的硬度、耐磨性和抗形變能力，以及在高（gāo）溫下保持切削刃的能力。模具H13熱作工具鋼就（jiù）是其中一種，能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（gāo）強度、韌性和尺寸穩定性（xìng）都是眾所周知的。他們與其他鋼不同，因為（wéi）他們是不含碳的，屬於金屬間化合（hé）物，通過豐富的鎳、鈷和鉬的冶金（jīn）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用，例如，注塑模具、輕（qīng）金屬合金鑄造（zào）、衝壓和（hé）擠壓等，同時，其（qí）也廣泛應用於航空航天、高強度機身部件和賽車（chē）零部件（jiàn）。 

 

2.不鏽鋼 

 

不鏽鋼 

 

不（bú）鏽鋼與碳鋼不同，目前的鉻含量不同，10.5%鉻含量最低（dī）的鋼合金，不鏽鋼不容易生鏽腐蝕。目（mù）前，應用於金屬3D打（dǎ）印的不（bú）鏽鋼主要有三種：奧氏（shì）體不鏽鋼316L、馬氏體不鏽鋼15-5PH、馬氏體（tǐ）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（hěn）寬的溫（wēn）度範圍下降到低溫，可應用於（yú）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（liáo）等領域。 

 

馬氏體不鏽鋼15-5PH，又稱馬氏體時效（沉澱（diàn）硬化）不鏽鋼，具有很高的強（qiáng）度、良好的韌性、耐腐蝕性，而且（qiě）可以進（jìn）一步的硬化，是無鐵素體。目前，廣泛應用於航空航天、石化、化工、食品加工、造紙和金屬加工業。

 

馬氏體不鏽鋼17-4PH，在高（gāo）達315℃下（xià）仍具有高強（qiáng）度高韌性（xìng），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（tài）及鈦（tài）合金、鋁合金、鎳基合金、鈷鉻合金、銅基合（hé）金等（děng）。 

 

1）純鈦及鈦合（hé）金

 

 

鈦合金

 

目前應（yīng）用於市場的純鈦，又（yòu）稱（chēng）商業純鈦，分為1級和2級粉體，2級強（qiáng）於（yú）1級，對於大多數的應用同樣具有耐腐蝕性。因（yīn）為純鈦2級具有良好的生物相（xiàng）容性，因此在醫療行業具有廣泛的應用前景。 

 

鈦是（shì）鈦合（hé）金產業的關鍵（jiàn）。目前，應用於金屬3D打印的鈦合金主要是鈦合金5級和鈦合（hé）金23級，因為其優異的強度和韌性，結（jié）合耐腐蝕、低比重（chóng）和生物相容（róng）性，所以在航空航天和汽車製造中具（jù）有非常理想（xiǎng）的應用，而且（qiě），因為（wéi）強度高、模量低、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（gèng）高，是神級一（yī）樣的牙（yá）科和醫療（liáo）鈦品級。

 

2）鋁合金 

 

 

鋁合金 

 

目前，應用於金屬3D打印的鋁（lǚ）合金主要有鋁（lǚ）矽AlSi12和AlSi10Mg兩種。鋁矽12，是具有良好的熱性能的輕質增材製造金屬粉末，可應用於薄（báo）壁零件如換熱器或其他汽車零部件，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（hé）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零件，尤其是在具有良好的熱（rè）性（xìng）能（néng）和（hé）低重量場合中（zhōng）。 

 

3）鎳（niè）基合金 

 

 

鎳基（jī）金粉 

 

一般情況下（xià），鎳（niè）基合金都具（jù）有良好的抗拉伸、抗（kàng）疲勞和抗熱疲勞（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，抗熱腐蝕性是較低鉻含量的（de）超合金，可長期暴露於（yú）高達920-980℃的高溫（wēn）腐蝕性（xìng）的（de）環境中，適用於飛機發動機、燃氣（qì）輪（lún）機。 

 

Hastelloy X在高溫（wēn）下具有高強度和抗（kàng）氧化性，在（zài）高達1200℃的環境中，也具（jù）有良好的延展性，目前，主要應用於航空（kōng）航天技術中（zhōng），例如燃氣輪機部件和燃燒區組（zǔ）件如過渡管、燃燒器罐、噴杆、排氣（qì）管、加（jiā）力燃（rán）燒（shāo）室等；而且還因為具有耐（nài）應力腐（fǔ）蝕開裂的性能，應用於工業爐、石油化工及化學（xué）過程工業中。 

 

Inconel 625在高溫約815℃的條件下依然具有良好的負載性能，而且耐腐（fǔ）蝕（shí）性強，廣泛應用於航空航（háng）天、化工及（jí）電力工業（yè）中。 

 

Inconel 713具有優異的（de）抗（kàng）熱疲勞性能，以及在927℃的特殊斷裂強度，適用於噴氣發動機燃氣輪機葉片。 

 

Inconel 718是基（jī）於鐵鎳硬化的超合金，具（jù）有良好的（de）耐腐蝕性及耐熱、拉（lā）伸（shēn）、疲勞、蠕變性，適用於各種（zhǒng）高端應用，例如，飛機渦輪發動機和陸基渦（wō）輪機等。 

 

4）鈷鉻合金 

 

 

鈷鉻合（hé）金粉 

 

鈷鉻（gè）合金具有高強度、耐腐蝕性強、良好的生物相容性以（yǐ）及無磁性的性（xìng）能，主要應用於外（wài）科植（zhí）入物包括合金人工關（guān）節、膝（xī）關節和髖（kuān）關節，同時其還可（kě）用於發動機部件以及時裝、珠寶行業等。 

 

5）銅基合金 

 

 

青銅粉 

 

應用於市場（chǎng）的銅基合（hé）金，俗稱青銅，具有良好的導熱性和導電性，可以結合設計自由（yóu）度，產生複雜（zá）的（de）內部結構和冷卻通道，適（shì）合冷卻更有效的工具插入模具，如半導體器件，也可用於微（wēi）型換熱器，具有壁薄、形狀複雜的特征。