材料是推動3D打印技術(shù)突破界限約束的驅(qū)動力，但材料成本高是金屬3D技術(shù)被規(guī)?；瘧?yīng)用的制約因素之一。德國Fraunhofer 制造技術(shù)和先進(jìn)材料研究所（IFAM）正在測試一些新型3D打印金屬粉末材料，這些材料是通過一種新技術(shù)制備的，用于基于粉末床工藝的金屬3D打印技術(shù)，其成本顯著低于目前主流粉末制備工藝所生產(chǎn)的球形粉末。

EBM 3D打印的鐵基金屬樣件。來源：Fraunhofer IFAM

金屬粉末的低成本替代品

     Fraunhofer IFAM 已對通過這種新的粉末制備技術(shù)制造出來的新型特粉進(jìn)行了加工和測試。目前，用于選區(qū)激光熔化（SLM）與電子束熔融（EBM）這兩種粉末床工藝的金屬粉末材料主要是通過惰性氣體霧化產(chǎn)生的球形粉末，這類材料的價格非常高。Fraunhofer IFAM 采用新的生產(chǎn)方法，可以將鐵基金屬粉末的成本降到當(dāng)前成本的10％左右。鈦金屬粉末等其他材料，也能夠通過新的制備工藝生產(chǎn)出廉價的替代品。

材料成本的大幅下降，無疑將加速粉末床金屬3D打印技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。但粉末材料的化學(xué)成分、粒度及分布、形態(tài)、比表面積、流動性、松裝密度、振實密度等方面能否滿足粉末床增材制造工藝的技術(shù)要求，也是這種低成本金屬粉末材料是否能夠在實際生產(chǎn)中應(yīng)用的關(guān)鍵因素。

     Fraunhofer IFAM 正在對通過新制備工藝生產(chǎn)出來的低成本金屬粉末材料進(jìn)行測試。目前IFAM 僅對外透露了少量測試結(jié)果，他們展示了材料在EMB 加工中的可行性研究結(jié)果，表明這種鐵基粉能夠被用于生產(chǎn)尺寸穩(wěn)定的金屬3D打印部件，但顆粒形狀的規(guī)則性以及預(yù)期的流動性不如氣體霧化粉末材料。根據(jù)Fraunhofer IFAM，盡管如此，通過新方法制備的金屬粉末仍將為一種真正的低成本替代品。

   Fraunhofer IFAM 還測試了通過這種方式生產(chǎn)的合金粉末，相關(guān)詳細(xì)研究正在進(jìn)行當(dāng)中。根據(jù)Fraunhofer IFAM，除了鐵基金屬粉末，這一新的粉末制備工藝將使更多金屬3D打印粉末材料在經(jīng)濟上變得可行。

Review

     當(dāng)前3D打印要進(jìn)入到產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域的一大瓶頸是效率與成本，3D打印的產(chǎn)品價格中高達(dá)70%的成本來自設(shè)備成本，而材料也占據(jù)了30%的成本。而在傳統(tǒng)制造工藝中，材料成本不超過產(chǎn)品成本的3%。在效率提升方面，市場需求正在呼喚3D打印加工效率飛躍性的突破。根據(jù)3D科學(xué)谷的市場觀察，除了降低材料成本之外，F(xiàn)raunhofer研究所正在推動3D打印效率的飛躍。Fraunhofer 整合旗下六個研究所的資源，共同開展增材制造未來-futureAM項目，該項目將加速3D打印技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。這些研究所的合作主要聚焦在兩方面，一是從訂單到產(chǎn)品制造的全流程角度全面考慮3D打印在數(shù)字和物理方面創(chuàng)造的附加值；二是通過研發(fā)飛躍性質(zhì)的技術(shù)推動3D打印進(jìn)入到新一代增材制造領(lǐng)域。

    在亞琛Fraunhofer激光技術(shù)研究所（ILT）的領(lǐng)導(dǎo)下，“futureAM – 新一代增材制造”是于2017年11月推出的，旨在將金屬部件的增材制造加速至少10倍。