3D列印材料面臨問題

材料瓶頸已經成為限制3d列印發展的首要問題

?? 發布日期：2013-08-14??**：網際網路??作者：damolangyan??瀏覽次數：23

核心提示：材料瓶頸已經成為限制3d列印發展的首要問題。因為未來3d列印的真正發展將在高階領域即工業應用，而目前高階列印材料的發展尚無法

「材料瓶頸已經成為限制3d列印發展的首要問題。因為未來3d列印的真正發展將在高階領域即工業應用，而目前高階列印材料的發展尚無法滿足3d列印技術發展的需要。」浙江省釺焊材料與技術重點實驗室副主任、浙江亞通焊材****高階工程師劉平在接受《企業觀察報》記者採訪時表示。

隨著3d列印越來越受到人們的關注，相關問題也隨之浮出水面。專家表示，要冷靜看待3d產業，防止一窩蜂湧入，從而步光伏產業的後塵。

材料種類少、問題多

3d列印主要由裝置、軟體、材料三部分組成，其中材料是不可或缺的環節。「而現在業界主要研究的是裝置和軟體，對材料研究還不夠重視。」劉平說。

理論上來說，所有的材料都可以用於3d列印，但目前主要以石膏、光敏樹脂、塑料為主，這很難滿足大眾使用者的需求。

工業級的3d 列印材料更是十分有限，目前適用的金屬材料只有10 餘種，而且只有專用的金屬粉末材料才能滿足金屬零件的列印需要。

需要用到金屬粉末材料的3d列印為工業級印表機，即選擇性雷射燒結(sls)和選擇性雷射熔化(slm)技術。

「目前在工業級列印材料方面存在的問題主要是，第一，可適用的材料成熟度跟不上3d市場的發展;第二，列印流暢性不足;第三，材料強度不夠;第四，材料對人體的安全性與對環境的友好性的矛盾;第五是材料標準化及系列化規範的制定。

3d列印對粉末材料的粒度分布、松裝密度、氧含量、流動性等效能要求很高。但目前還沒有形成乙個行業性的標準，因此在材料特性的選擇上前期要花很長的時間。」劉平說。

**高、研發難度大

根據不同的用途，金屬材料製備的工件要求強度高、耐腐蝕、耐高溫、比重小、具有良好的可燒結性等。同時，還要求材料無毒、環保;效能要穩定，能夠滿足印表機持續可靠執行。功能應該是越來越豐富，例如現在已對部分材料提出了導電、水溶、耐磨等要求。

另外，還有最重要的是經濟性要好，簡單說就是成本低，客戶用得起。否則，很難在市場上大規模推廣及應用。

原材料**降低的的途徑只能是關鍵技術的突破，但這難度比較大，在一些特殊領域要求非常高。比如在醫學應用領域要做到無毒無害的同時還要做到生物相容性等，技術要求非常複雜，金屬粉末的製備技術，即獨特的霧化工藝和霧化製粉裝置也都是難點。沒有大量的研發攻關很難解決。

亞通公司在列印材料領域研發中已經經歷了十多年時間，在霧化裝置的國產化、獨特的霧化工藝、霧化噴嘴設計的技術上都取得了一些關鍵性成果。

資訊不對稱、市場認可度低

「近年來，客戶需求也在不斷變化，要求越來越精細化，對材料的成分、工藝性、雜質含量等都要求更高。」劉平表示。

亞通焊材是國內釺焊材料行業的核心企業之一，特別在粉體的製備技術上擁有獨特的優勢，多年擔任著中國電子材料協會副理事長單位，中國標準化技術委員會釺焊分會委員單位，也是多項國家標準的主要起草單位，擁有十多項國家發明專利。但是產品如何被市場認可和接受仍然是個大問題。

「主要是對國產材料的技術含量和水平不夠信任。」劉平說在接觸過程中了解到，企業普遍擔心進口的國外機器比較貴，怕用國產材料損壞機器。關於這一點，劉平認為還是資訊結構不對稱造成的。

目前國產高階材料在一定的領域已經取得了相當的成績。殲-15總設計師孫聰在兩會期間透露，鈦合金和m100鋼的3d列印技術，已被廣泛用於殲-15 的主承力部分，包括整個前起落架。

需求促使企業轉型

「國內的材料行業競爭激烈，利潤薄，單純地拼**已經沒有多大意義，因此，我們也面臨著轉型公升級的挑戰，必須採用高新技術占領市場。」劉平說。

3d列印材料中以金屬粉末應用市場最為廣闊。因此，直接用金屬粉末燒結成型三維零件是快速成形製造最終目標之一。由於各種金屬材料的化學成分、物理性質不同，因此成型的機理也各具特徵，對金屬粉末的效能要求也更為嚴苛。

目前僅德國的eos公司能生產出有限的幾種金屬粉末，如：不鏽鋼粉、鋁矽粉、鈦合金粉，但**是傳統粉體的10-20 倍。「因此，這對於我們公司製粉研發部門來說正是乙個契機，也是公司完成轉型公升級的乙個先機。

目前需要加強開展對現有材料的快速成形性相關研究，以滿足快速成形技術的工業化需求。」劉平告訴記者。

「我們不可能永遠用國外的裝置，隨著我國高階製造業的公升級發展，國產化將會成為趨勢。隨之帶來的首要變化必將是材料企業向技術含量更高，產品附加值更高的水平發展。」劉平顯然信心十足，「而隨著3d列印技術的成熟，金屬材料的形態可能會越來越豐富，如粉狀，絲狀，帶狀。

金屬材料將在生物醫學、航空航天等領域具有廣闊的應用前景和生命力。」