2.3　金屬3D打印用粉末發(fā)展趨勢及建議

目前，全球工業(yè)級金屬3D打印裝備累積裝機量為5743臺，其中90%以上的裝備采用金屬粉末作為原料。隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，金屬粉末原料市場潛力巨大，國際知名企業(yè)紛紛積極布局3D打印金屬粉末市場。金屬3D打印用粉末發(fā)展呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：

①具有明確3D打印應(yīng)用需求的公司，積極整合上游產(chǎn)業(yè)鏈，將3D打印金屬粉末納入其整體解決方案。例如GE公司，2017年收購了Concept Laser 和Arcam公司，后者擁有的粉末制造商AP&C更是占據(jù)50%以上的粉末床3D打印鈦合金市場。GE公司因而擁有了全球最完整的金屬3D打印產(chǎn)業(yè)鏈，從而形成材料-設(shè)備-工藝的整體方案，并努力拓展新應(yīng)用領(lǐng)域。

②3D打印金屬粉末生產(chǎn)企業(yè)通過高質(zhì)量、高效率、低成本的粉末制備技術(shù)的研發(fā)，在市場上爭取有利地位。例如英國Metalysis公司開發(fā)的金紅石（TiO₂）熔鹽電解技術(shù)，有望使定向能量沉積（DED）用鈦合金粉末價格降至原來的1/30；2015年成立的加拿大Equispheres公司，通過其專利技術(shù)的新型霧化器，改善氣霧化粉末的質(zhì)量和粒度分布，制備出流動性能優(yōu)異的3D打印金屬粉末。該公司2016年獲得洛克希德馬丁公司500萬美元投資。

③3D打印金屬粉末供應(yīng)商對粉末性能進行優(yōu)化，針對不同廠商的3D打印裝備進行了粉體性能適用性研究，提供系列針對性的合金產(chǎn)品和金屬粉末解決方案。以德國Scheftner 公司為例，該公司發(fā)布的Co-Cr齒科系列材料，分別對應(yīng)EOS、Concept Laser和SLM Solution的3D打印裝備；英國LPW公司通過建立金屬粉體特性分析數(shù)據(jù)庫對其粉末產(chǎn)品進行生命周期管理，對粉體存儲、運輸、使用過程以及回收利用全過程粉末特性變化進行管理，并根據(jù)用戶的3D打印設(shè)備的不同提供整體解決方案。

國內(nèi)大部分企業(yè)和研究機構(gòu)仍處于從傳統(tǒng)的粉末冶金行業(yè)轉(zhuǎn)向3D打印金屬球形粉末行業(yè)的起步研發(fā)階段，存在以下突出問題：

①國內(nèi)相關(guān)企業(yè)和研究機構(gòu)尚缺乏對3D打印產(chǎn)業(yè)鏈的整合能力，粉末制備與3D打印應(yīng)用研究脫節(jié)。

②在制粉裝備和技術(shù)方面，進口裝備的技術(shù)與部件仍然依賴進口，導致生產(chǎn)成本居高不下。而國產(chǎn)制粉裝備制備的金屬粉末存在的主要問題集中在產(chǎn)品質(zhì)量和批次穩(wěn)定性等方面，包括：粉末成分的穩(wěn)定性（夾雜數(shù)量、成分均勻性），粉末物理性能的穩(wěn)定性（粒度分布、粉末形貌、流動性、松裝比等），成品率問題（細粉收得率）等。

③國內(nèi)3D打印技術(shù)研究存在重工藝、輕材料的問題。粉末性能對3D打印工藝的適用性研究缺乏，使得企業(yè)無法有針對性地形成粉末產(chǎn)品線，缺乏競爭力。

為搶占金屬3D打印技術(shù)的制高點，結(jié)合國際3D打印金屬粉末的發(fā)展趨勢，針對國內(nèi)存在的問題，提出以下發(fā)展建議：

①建立裝備-材料-工藝協(xié)同發(fā)展機制，構(gòu)建適用國產(chǎn)3D打印裝備和技術(shù)的粉末原料體系，建立金屬3D打印粉末的國家標準。

②加快發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高端制粉裝備和技術(shù)，重點攻克高品質(zhì)細粒徑金屬粉末低成本規(guī)模化制備技術(shù)。

③大力支持粉末性能-打印工藝-制件質(zhì)量的系統(tǒng)研究，掌握3D打印金屬粉末性能的調(diào)控規(guī)律。