雖然說3D打印在國內(nei) 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(xing) 起了。國際範圍內(nei) ，美國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，美國Pyrogenesis(在國防領域尤其擅長），瑞典Sandvik，德國SLM Solutions等企業(ye) 在各自的金屬打印領域提供了一係列的行業(ye) 解決(jue) 方案。相比國外，國內(nei) 金屬3D打印材料大部分依賴進口，價(jia) 格昂貴，這也促使國內(nei) 致力於(yu) 3D打印金屬材料的企業(ye) 和機構自主研發金屬3D打印材料。

In wher 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，石化工程應用、航空航天、汽車製造、注塑模具、輕金屬合金鑄造、食品加工、醫療、造紙、電力工業(ye) 、珠寶、時裝等。

但是，因為(wei) 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，金屬3D打印材料選擇的過程是一個(ge) 權衡多個(ge) 因素的過程。而且，3D打印金屬不能僅(jin) 僅(jin) 憑借金屬3D打印機的參數來衡定，每種金屬材料都有適合自身特性的極限點，包括應用、功能、穩定性、耐久性、美觀性、經濟性都是設計師要考慮的因素。

現今，國內(nei) 外金屬3D打印機采用的金屬粉末一般有：工具鋼、馬氏體(ti) 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(ti) 鋼

工具鋼
以工具鋼和馬氏體(ti) 鋼為(wei) 例，工具鋼的適用性來源於(yu) 其優(you) 異的硬度、耐磨性和抗形變能力，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，能夠承受不確定時間的工藝條件；馬氏體(ti) 鋼，以馬氏體(ti) 300為(wei) 例，又稱“馬氏體(ti) 時效”鋼，在時效過程中的高強度、韌性和尺寸穩定性都是眾(zhong) 所周知的。他們(men) 與(yu) 其他鋼不同，因為(wei) 他們(men) 是不含碳的，屬於(yu) 金屬間化合物，通過豐(feng) 富的鎳、鈷和鉬的冶金反應硬化。由於(yu) 高硬度和耐磨性，馬氏體(ti) 300才適用於(yu) 許多模具的應用，例如，注塑模具、輕金屬合金鑄造、衝(chong) 壓和擠壓等，同時，其也廣泛應用於(yu) 航空航天、高強度機身部件和賽車零部件。

2.不鏽鋼

不鏽鋼

不鏽鋼與(yu) 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(yu) 金屬3D打印的不鏽鋼主要有三種：奧氏體(ti) 不鏽鋼316L、馬氏體(ti) 不鏽鋼15-5PH、馬氏體(ti) 不鏽鋼17-4PH。

奧氏體(ti) 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，可應用於(yu) 航空航天、石化等多種工程應用，也可以用於(yu) 食品加工和醫療等領域。

馬氏體(ti) 不鏽鋼15-5PH，又稱馬氏體(ti) 時效（沉澱硬化）不鏽鋼，具有很高的強度、良好的韌性、耐腐蝕性，而且可以進一步的硬化，是無鐵素體(ti) 。目前，廣泛應用於(yu) 航空航天、石化、化工、食品加工、造紙和金屬加工業(ye) 。

馬氏體(ti) 不鏽鋼17-4PH，在高達315℃下仍具有高強度高韌性，而且耐腐蝕性超強，隨著激光加工狀態可以帶倆(lia) 極佳的延展性。

3.合金

金屬3D打印材料應用最為(wei) 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、銅基合金等。

1）純鈦及鈦合金

鈦合金

目前應用於(yu) 市場的純鈦，又稱商業(ye) 純鈦，分為(wei) 1級和2級粉體(ti) ，2級強於(yu) 1級，對於(yu) 大多數的應用同樣具有耐腐蝕性。因為(wei) 純鈦2級具有良好的生物相容性，因此在醫療行業(ye) 具有廣泛的應用前景。

鈦是鈦合金產(chan) 業(ye) 的關(guan) 鍵。目前，應用於(yu) 金屬3D打印的鈦合金主要是鈦合金5級和鈦合金23級，因為(wei) 其優(you) 異的強度和韌性，結合耐腐蝕、低比重和生物相容性，所以在航空航天和汽車製造中具有非常理想的應用，而且，因為(wei) 強度高、模量低、耐疲勞性強，應用於(yu) 生產(chan) 生物醫學植入物。鈦合金23級，純度更高，是神級一樣的牙科和醫療鈦品級。

2）鋁合金

鋁合金

目前，應用於(yu) 金屬3D打印的鋁合金主要有鋁矽AlSi12和AlSi10Mg兩(liang) 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(yu) 薄壁零件如換熱器或其他汽車零部件，還可應用於(yu) 航空航天及航空工業(ye) 級的原型及生產(chan) 零部件；矽/鎂組合使鋁合金更具強度和硬度，使其適用於(yu) 薄壁以及複雜的幾何形狀的零件，尤其是在具有良好的熱性能和低重量場合中。

3）鎳基合金

一般情況下，鎳基合金都具有良好的抗拉伸、抗疲勞和抗熱疲勞性能。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度，抗熱腐蝕性是較低鉻含量的超合金，可長期暴露於(yu) 高達920-980℃的高溫腐蝕性的環境中，適用於(yu) 飛機發動機、燃氣輪機。

Hastelloy X在高溫下具有高強度和抗氧化性，在高達1200℃的環境中，也具有良好的延展性，目前，主要應用於(yu) 航空航天技術中，例如燃氣輪機部件和燃燒區組件如過渡管、燃燒器罐、噴杆、排氣管、加力燃燒室等；而且還因為(wei) 具有耐應力腐蝕開裂的性能，應用於(yu) 工業(ye) 爐、石油化工及化學過程工業(ye) 中。

Inconel 625在高溫約815℃的條件下依然具有良好的負載性能，而且耐腐蝕性強，廣泛應用於(yu) 航空航天、化工及電力工業(ye) 中。

Inconel 713具有優(you) 異的抗熱疲勞性能，以及在927℃的特殊斷裂強度，適用於(yu) 噴氣發動機燃氣輪機葉片。

Inconel 718是基於(yu) 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(yu) 各種高端應用，例如，飛機渦輪發動機和陸基渦輪機等。

4）鈷鉻合金

鈷鉻合金具有高強度、耐腐蝕性強、良好的生物相容性以及無磁性的性能，主要應用於(yu) 外科植入物包括合金人工關(guan) 節、膝關(guan) 節和髖關(guan) 節，同時其還可用於(yu) 發動機部件以及時裝、珠寶行業(ye) 等。

5）銅基合金

青銅粉

應用於(yu) 市場的銅基合金，俗稱青銅，具有良好的導熱性和導電性，可以結合設計自由度，產(chan) 生複雜的內(nei) 部結構和冷卻通道，適合冷卻更有效的工具插入模具，如半導體(ti) 器件，也可用於(yu) 微型換熱器，具有壁薄、形狀複雜的特征。

What problem 金屬3D打印 has ？

就國內(nei) 而言，在金屬3D打印領域具有較高權威的3D打印企業(ye) 當屬西安鉑力特，公司一直專(zhuan) 注於(yu) 高性能致密金屬零件的激光立體(ti) 成形製造，以及金屬零件的激光修複再製造，涵蓋各種鈦合金、高溫合金、不鏽鋼、模具鋼、鋁合金等材料。

據西安鉑力特區域經理周靈峰介紹，國內(nei) 的傳(chuan) 統製造業(ye) 體(ti) 量非常巨大，產(chan) 品種類琳琅滿目，而3D打印作為(wei) 一項前沿科技，遠遠談不上顛覆製造業(ye) ，兩(liang) 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。因此，傳(chuan) 統製造業(ye) 所使用的數控機床加工技術就顯得尤為(wei) 重要，其與(yu) 3D打印相得益彰，不同的產(chan) 品在利用這兩(liang) 種技術時可以變化主導製造流程，塑造的產(chan) 品會(hui) 更加完美。

至於(yu) 要真正加工一個(ge) 近乎完美的金屬件，設備載體(ti) 固然重要，但是需要軟件、工藝、材料相互協調，當然，用金屬3D打印機製造零部件或者加工產(chan) 品，首先需要熟悉材料，然後再談精密機械。而且，金屬打印，因為(wei) 支撐問題，會(hui) 導致後期零件無法加工，可能需要考慮更多材料成分的配比關(guan) 係來迎合打印過程中其他因素對材料特性的影響。以3D打印航空航天零部件為(wei) 例，航空航天上使用的金屬部件都是在極端環境下的，具有強抗腐蝕性、耐高溫、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，熟悉材料就顯得尤為(wei) 重要。

另外，金屬3D打印材料成本較高，一方麵是因為(wei) 國內(nei) 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材料需要消耗大量的科研經費及人力、物力資源。但是，開發專(zhuan) 用的金屬3D打印原材料是推動金屬3D打印發展的必然因素，而且，這也能催生新產(chan) 業(ye) 的發展。

Summary

內(nei) 行看門道，外行看熱鬧。就國內(nei) 金屬3D打印的發展現狀而言，中國還有很長的路要走。據介紹，我們(men) 看到，美國在走“互聯網+”，德國走“+互聯網”，然後中國以德為(wei) 師，提出工業(ye) 4.0。但是，我們(men) 要認識到，德國具有雄厚的工業(ye) 基礎作為(wei) 支撐，才提出製造業(ye) +互聯網，相比而言，中國的製造業(ye) 基礎還是薄弱的，而且研究基礎也不高，這也是製約金屬3D打印材料發展的關(guan) 鍵因素之一。現今國家提出“互聯網+製造業(ye) ”，是希望把個(ge) 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(ye) ”，促進傳(chuan) 統製造業(ye) 的轉型升級，推動3D打印的快速發展。