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2.1 金屬3D打印技術概述

金屬3D打印是目前3D打印技術和產業發展最為迅速的方向。美國專門從事3D打印技術咨詢服務的Wohlers協會的統計結果表明,2012~2016年,全球工業級金屬3D打印裝備銷售量年均增長率達到50%,是同期非金屬3D打印裝備的年均增長率(15.62%)的三倍之多。2017年新增1768臺,增速超過80%,總裝機量已達到5743臺。為此,2018年,全球3D打印金屬粉末市場增長了41%。

在裝備技術的帶動下,金屬3D打印材料研究體系不斷豐富,鈦合金、鎳基高溫合金、鋁合金、不銹鋼等金屬材料的3D打印技術日益成熟。2017年9月,Nature雜志報道了一種基于納米形核劑的普適性3D打印技術,有效解決了Al合金3D打印過程中開裂的技術難題,制備的7075和6061鋁合金的強度已接近鍛造鋁合金的水平。2017年10月,Nature Materials報道通過3D打印工藝參數的優化和控制,制備了微觀組織橫跨6個尺度的多級結構高強韌316L不銹鋼,其強度和塑性遠超傳統鑄造和鍛造316L不銹鋼。

金屬3D打印裝備和材料的發展極大帶動了應用市場的繁榮,應用端已呈現快速擴展態勢。航空航天和生物醫療是目前金屬3D打印技術應用的兩個主要領域。美國通用電氣公司計劃將在2020年采用金屬3D打印技術制造10萬個航空發動機用燃油噴嘴及6萬個鈦鋁葉片。除航空航天外,全球采用金屬3D打印技術制備的鈦合金髖臼杯臨床應用已超過10萬例。

總之,金屬3D打印技術具有的高性能自由實體成形制造特征,使其在航空航天、生物醫療、動力能源等高技術相關領域具有廣闊的應用前景,并已對這些領域的技術進步產生了革命性的影響。鑒于此,世界各國紛紛將金屬3D打印作為未來產業發展新的增長點重點培育,力爭搶占未來科技和產業制高點。

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