金屬3D打印是目前打印領(lǐng)域最令人興奮的話題，從飛機發(fā)動機組件到空間衛(wèi)星零件的制造都將金屬3D打印變成話題的聚焦點。但實際情況是，金屬3D打印是個寬泛的概念，這其中包含了非常多樣化的技術(shù)，這些技術(shù)我們通常不加以區(qū)分而是堆積在一起相提并論，盡管他們使用不同的打印技術(shù)和不同的金屬原料(金屬粉末、金屬絲或者是金屬片材)一起。在這方面，通過金屬3D打印技術(shù)矩陣可以了解行業(yè)技術(shù)分布特點和主流品牌。
要理解金屬3D打印各種技術(shù)的方方面面是個系統(tǒng)工程，大名鼎鼎的美國橡樹嶺國家實驗室(ORNL)的研究人員在田納西州整理出金屬3D打印的“宗譜”：從金屬3D打印技術(shù)的發(fā)展歷史，優(yōu)勢分析、局限性和所有主要金屬3D打印技術(shù)的潛在應用趨勢。四個技術(shù)包括粉末床燒結(jié)(SLS)，粉末床融化(SLM，EBM)，直接能量沉積(LENS)，粘結(jié)劑噴射(3DP)。ORNL還深入研究了與傳統(tǒng)的制造業(yè)相比金屬3D打印的局限性是什么。
ORNL的研究人員認為純合金和陶瓷材料都有顯著的發(fā)展前景。最近，尤其是高溫合金包括鈦合金和鎳基合金在金屬3D打印領(lǐng)域的應用不斷獲得突破。而在打印專利方面，雖然核心專利和附屬專利迷霧重重，對于國內(nèi)金屬3D打印設備廠商專利是企業(yè)發(fā)展的重中之重，但是要靠自己的力量研究和看懂這個市場上你競爭對手的每一個專利和他們的良苦用心無疑是幾乎不可能的事情。一方面，你可以通過委托類似于上海市專利服務平臺這樣的官方機構(gòu)來更加深入地了解專利分布情況，另一方面，對于競爭對手核心專利的到期，不妨通過咨詢專業(yè)的專利律師來進行積極的布局。
同時，各種新的3D打印方法也初露端倪：化學氣相沉積(CVD，目前用于涂層)，物理蒸汽沉積(PVD，采用真空)，液態(tài)金屬射流3D打印，以及在高速氣體流中沉積金屬粒子的冷噴涂技術(shù)。這些技術(shù)都給金屬3D打印技術(shù)繼續(xù)走向分化帶來了發(fā)展空間。
關(guān)于金屬3D打印的前景，相比金屬3D打印的未來，我們目前仍在山腳下的位置。隨著專利到期和激光等熱源價格的下降，這將有助于金屬3D打印價格降低。伴隨著各個主流的金屬粉末供應商在金屬材料上投入的大量研發(fā)，將出現(xiàn)更多的新材料，并出現(xiàn)更廣泛范圍的合金。
ORNL的研究人員認為到2025年，這項技術(shù)的年均市場增長在18%左右，主要驅(qū)動需求來自航空航天、生物醫(yī)學和汽車行業(yè)，到2025年市場規(guī)模預計在84億美元。
更為值得注意的一個趨勢是，數(shù)項專利的到期可能有助于開源時代的到來，從而大大降低了金屬3D打印的成本。中國3D打印網(wǎng)了解到事實上，來自密歇根理工大學的研究人員已經(jīng)開始從事一些有趣的開放源代碼的工作了。
金屬3D打印的潛能正在開啟，通過打印出復雜幾何的形狀，減少組件的數(shù)量，以及為醫(yī)學界打印生物相容性產(chǎn)品，金屬3D打印帶來的意義不在是傳統(tǒng)意義上的降本增效，而是將產(chǎn)品生命效益提上重要日程，通過產(chǎn)品的設計減少故障率、降低能耗、提高可靠性，一個全方面注重效益的更美好的世界正在來臨。
當然，雖然前景美好，要走向更廣闊的應用領(lǐng)域，金屬3D打印的技術(shù)有著很大的提升和完善空間，包括實現(xiàn)更快的沉積速率、過程中質(zhì)量控制、降低成本和生產(chǎn)能力和材料的擴充。而目前質(zhì)量控制方面，金屬3D打印要遠落后于其他生產(chǎn)技術(shù)，這直接關(guān)系到生產(chǎn)成本和可行性，因為這個原因致使金屬3D打印邁不開推廣的步伐。然而，瓶頸亦意味著機遇，行業(yè)急待標準和協(xié)議的出臺，以及通過大數(shù)據(jù)來預測和控制打印結(jié)果方面的更多努力，包括數(shù)據(jù)的測量和監(jiān)測技術(shù)、充分的材料特性、建模系統(tǒng)、仿真系統(tǒng)，閉環(huán)控制系統(tǒng)等。
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