金属3D打印材料的应用领域分析

目前，金属3D打印技术主要有“粉床选区熔化”技术和送粉/送丝“熔化沉积”技术两类。其中，“粉床选区熔化”技术适合小型、复杂构件的制造，而“熔化沉积”技术则适合重大装备大型关键承力构件的制造，不过其技术难度更大。

为了使3D打印成品达到更好的效果，加快与3D打印技术配套的材料研制、升级十分关键。深入研究熔化沉积打印过程中的熔池冶金、凝固、热物理、固态相变等超常材料制备与成形基础问题，对于3D打印技术的推广应用意义重大。

一般来看，国内外金属3D打印机采用的金属粉末有：工具钢、不锈钢、马氏体钢、纯钛及钛合金、铝合金、镍基合金、铜基合金、钴铬合金等。下面，就让我们一起来了解下几类细分材料。

钛

钛这种金属坚固、轻巧耐热和耐化学腐蚀。一般来讲，钛在加工方面很具挑战性，导致其成本高昂。常见的3D打印钛是Titanium 64（Ti-6Al-4V），可用于强度、重量比非常高的零件加工，例如航天航空领域的应用。

镍

镍在手机电池以及设备的电子功能方面发挥着关键作用。它是手机电子电路元件——电容的主要成分。据悉，新一代的电容器抛弃了昂贵的旧式技术，不再使用金、钯等贵金属，而使用了多层超细镍粉，这就降低了部件的构造成本。镍的形状记忆性、电化学特性和磁学特性，能直接促进科技发展。在创新应用中，镍合金的特质也使它能兼容其他元素和材料。

不锈钢

不锈钢的特点是机械强度高，耐腐蚀性强。从早期工业制造到3D打印技术的应用，该金属材料广泛用于各行各业的生产中。3D打印不锈钢的材料主要包括可热处理的17-4 PH不锈钢和极耐腐蚀的316L不锈钢。其中，工具钢用于各种制造工具。切割、冲压、模制或成型生产线上的任何物品，都可能由工具钢制成。

钛合金

目前应用于市场的纯钛，又称商业纯钛，分为1级和2级粉体。2级强于1级，对于大多数的应用同样具有耐腐蚀性。目前，应用于金属3D打印的钛合金主要是钛合金5级和钛合金23级。基于其优异的强度和韧性，结合低比重、耐腐蚀、生物相容性，所以在航空航天和汽车制造中具有广阔的应用空间。

铝合金

目前，应用于金属3D打印的铝合金主要有铝硅AlSi12、AlSi10Mg两种。铝硅12是具有良好的热性能的轻质增材制造金属粉末，可应用于薄壁零件之中。例如，换热器或其他汽车零部件，此外还可应用于航空工业级的原型及零部件制造。

贵金属

可3D打印的贵金属包括银、金和铂。这些材料通常比较柔软、光泽度高、化学活泼性低。很多情况下，它们的传导能力也非常好。除了Concept Laser，Cooksongold也是为数不多提供金（黄色、白色、粉红色）、铂3D打印的公司。这些材料主要用于珠宝和工艺品。

难熔金属

难熔金属种类比较少，包括钨、铼、铌、钼、钽，它们以较高的耐热性能而出名，熔点一般都超过2000℃，化学反应不活泼、密度大、硬度高。其中，钽有高耐腐蚀性、传导能力非常好，这在电子行业应用前景广阔。根据洛斯阿拉莫斯国家实验室研究，这种材料60%用于真空炉零件和电解电容器。理论上，钽可以提高核微粒的放射性。

结语：

金属3D打印材料的应用领域相当广泛。总体来看，航空航天、汽车制造、注塑模具、食品加工、医疗卫生、电力工、轻金属合金铸造装等领域都包含其中。当然，3D打印金属材料的分类并不局限于这些，其他的打印材料还包括了岩石、水泥、纸张等。随着3D打印材料、工艺、装备的持续发展，3D打印技术将更有力地支撑我国向制造强国稳步迈进。
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