2017年，3D打?。ㄔ霾闹圃欤┎牧蠈⒏鶕?D打印的技術特點得到更好的針對性開發，在更細微的細節上滿足應用端更高質量和更大的最終生產零件需求。同時，可用于3D打印過程的材料范圍繼續擴大，在低、中、高端領域滿足一系列不同的需求。

多種因素促進工程級材料的開發，包括標準機構、政府實驗室、聯盟和其他團體，以及更大的材料公司包括GKN、美鋁、贏創、巴斯夫、Solvay在這一領域發力，而設備廠商的驅動成為另一主要因素，最典型的是惠普多射流技術，贏創與巴斯夫正在圍繞著惠普的設備開發更多工程級材料，以打開設備更廣闊的應用空間。

材料與應用緊密結合

改善增材制造材料的標準和指南
用增材制造和3D打印的方法制作高質量的最終生產部件，這需要詳細定義的材料和打印零件的標準和指南，并且涵蓋設備和工藝，對于金屬零件的3D打印尤其如此，金屬打印在2017年繼續成為增長最快的3D打印市場。

圖：Arconic，美國鋁業3D打印鋁金屬粉末的生產廠
全球最大的輕金屬研發中心，來源：DesignNews

在2016年，免費的在線搜索Senvol數據庫生成了一套新的工業級增材制造工具用于提供給面向制造的工程師使用，Senvol數據庫包含了工業增材制造設備和表征材料的性能數據，用戶可以在上面根據自己的需求搜索與之相關的信息。其強大的專有算法可以幫助生產者確定哪些部分使用增材制造（AM）會比傳統工藝更加有效。這個算法分析了整個供應鏈，并考慮了諸如庫存、停機時間和運輸等各項因素。Senvol指數（Index)并不受設備和材料廠商的影響，是個中立的工具，用來幫助那些想要通過增材制造來進行生產的用戶降低行業進入壁壘。

舉個例子來說，Arcam（AP&C）鈦合金 Ti6Al4V（45 – 106微米）材料，通過Arcam Q20來加工，Senvol數據庫就可以查到材料性能、工藝參數、粉末特性，和熱等靜壓（HIP）的影響，這些數據來源于航空航天行業的最佳實踐。各項指標均避免了其他航空航天企業做自己的材料表征的重復工作。由于不同的行業使用非常相似的材料，例如鈦合金也用于醫療植入物的制造，這樣的數據集可以被航空和醫療之間共享。

Senvol的總裁Annie Wang已被選定為SAE增材制造委員會數據管理委員會副主席，這個技術委員會隸屬于SAE航空航天材料系統。Annie Wang在委員會的重點工作將是建立一個系統，以確保材料規格的控制和溯源。數據管理委員會還將與SAE的MMPDS新興技術工作組協調關于高分子復合材料CMH-17的SAE國際復合材料手冊和新型金屬材料的數據研究工作。

關于標準化與數據對材料的促進作用，3D科學谷發表的ASTM增材制造國際標準與行業發展，大數據與3D打印手牽手做過深入分析。

金屬，金屬，更多的金屬

最終生產零件，是3D打印的未來。近期的IDTechEx報告中提到2016金屬打印機銷售增長48%，材料銷售增長32%。該報告涵蓋了選擇性激光熔化（SLM），電子束熔煉（EBM）、送粉、金屬+粘結劑，焊接和一些新興的技術。材料范圍廣：鋁合金、鈷合金、鎳合金、鋼、鎳鈦合金、鈦合金、金、鉑、鈀、銀、銅、青銅，和鎢。由于對航空航天和醫療應用的高度重視，金屬增材制造，由于航空航天行業的大量使用，鈦合金占有31%的市場份額，同時，航空航天行業也大量投資于鈷、鎳和鋁合金.。

針對與SLM和EBM，根據Absolute Reports，預測到2021年的增長率保持在26.86%的年平均水平，另外根據Absolute Reports，歐洲金屬市場的速度高于全球水平，從2011年到2016年保持了54.92%的高增長水平。

金屬粉末是金屬增材制造的一大制約因素，根據Wholers與VDW報告，金屬增材制造市場份額大約只占所有增材制造的10%左右，然而這一比例有望在2023年達到51%左右。而目前大多數領先的金屬粉末制造商都在開發用于增材制造的金屬粉末，雖然粉末還是供不應求，但這一現象有望很快發生改變。

美鋁開創了推動世界發展的多種材料解決方案，提供由鈦、鎳和鋁制成的增值產品，并生產世界一流的鋁土礦、氧化鋁和原鋁產品。為滿足包括航空航天制造在內的各行業對增材制造的需求，美鋁將其下游服務業務以Arconic公司的名義拆分出來。在賓夕法尼亞州的匹茲堡生產3D打印金屬粉末，并設有美鋁技術中心，除此之外，他們正在開發專有的鈦、鎳和鋁粉末優化的3D打印航空零件。

另外一家公司，吉凱恩(GKN)旗下設有吉凱恩傳動系統、吉凱恩粉末冶金、吉凱恩航宇和吉凱恩陸地系統四個事業部。這四個業務部門相輔相成，為金屬粉末的研究和應用帶來領先優勢。吉凱恩旗下的Hoeganaes有限公司生產的金屬粉末制品在北美地區所占的市場份額超過了50%,Hoeganaes有限公司的產品在歐洲金屬粉末制品市場的銷售也呈快速增長。吉凱恩Hoeganaes還與德國的TLS技術公司達成合作成立合資公司，為北美地區的航空航天和醫療制造業提供可用于3D打印的鈦金屬粉末。 TLS技術公司為增材制造市場提供鈦金屬粉末也有20多年的歷史。新公司設立在美國新澤西的Cinnaminson，并將于2017年開業，這將加強吉凱恩在增材制造領域提供高質量標準鈦金屬粉末的市場地位。

在卡內基梅隆大學的領導NextManufacturing中心，通過巨大的同步X射線輻射機，足以看到百萬分之一米的金屬內部細節。X射線掃描金屬3D打印的數據被送回匹茲堡來分析金屬打印結果與打印參數之間的關系。研究人員利用基于X射線顯微層析同步使3D打印鈦合金零件的詳細的圖像，以幫助表征材料和提高零件的內部結構。

先前的研究發現，3D打印鈦合金構件的Ti-6Al-4V合金在EBM加工條件下拉伸性能達到或超過了大多數傳統的制造標準。但由于孔隙率過大，零件的疲勞性能始終較差。研究小組發現，大多數的孔隙率可以通過調整打印機的工藝參數來消除，但對孔隙率的檢測方法必須足夠精確，并且包含足夠的信息來恰當地描述它。NextManufacturing中心給出了一個最小的特征分辨率為1.5微米。

圖：LLNL實驗室對金屬打印的研究

在勞倫斯·利弗莫爾LLNL國家實驗室的研究人員也在尋找氣孔問題。他們發現激光粉末熔化金屬工藝所產生的顆粒間的相互作用會導致孔隙率的增加。研究小組利用一個真空室，通過超高速的相機，和一個定制的顯微鏡設置觀察被激光噴射并按照激光方向熔化過程。通過計算機模擬和流體動力學，研究人員還建立了模型，以幫助解釋粒子運動。這些數據被捕獲和用于更新仿真模型，有助于優化加工過程，并進一步理解孔隙度的發生和探索先進的診斷和修改的過程。在3D科學谷的探秘全球最先進的3D打印實驗室-LLNL國家實驗室中可以感受到LLNL以質量研究與前沿應用來引領3D打印發展的實力與魄力。

對于孔隙率的研究，賓夕法尼亞大學還引入了X射線斷層成像技術，詳見3D科學谷發布的X射線斷層成像技術作為3D打印的質量利器。

而除了最為熱門和吸引眼球的航空航天與醫療行業用途，模具市場尤其是隨行冷卻模具的打印是金屬3D打印的另一個潛力市場，國際上最為熟知的品牌是山特維克，目前國內3D打印領域在模具鋼材料及應用方面活躍的機構包括北京易加、無錫辛德華瑞粉末新材料科技，中國科學院重慶綠色智能技術研究院，上海藍鑄特種合金材料，東莞勁勝精密組件，東莞華晶粉末冶金，南京航空航天大學，華中科技大學等。

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