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我國3D打印用特種粉體材料產業發展現狀與趨勢

來源：中國粉體技術網更新時間：2014-02-26 10:16:03 瀏覽次數：

（中國粉體技術網/班建偉）3D打印（增材制造）技術目前已經成為全球最關注的新興技術之一，其專用材料尤其是高性能金屬構件激光直接制造用特種粉體材料產業發展前景很好。本文對3D打印用特種粉體材料產業國內外發展現狀及未來趨勢進行了闡述。

3D打印機效果圖

全球3D打印產業發展現狀
　　世界各國正在不斷加強3D打印技術的研發及應用。歐盟和美國引領著世界3D打印技術的發展，并在該技術的應用和推廣領域獲得先機。美國將“3D打印”研發中心作為新建的15個國家制造創新中心之首。歐洲也十分重視對3D打印技術的研發應用，日本著力推動3D打印產業鏈后端，不斷嘗試將本國已取得的技術成果在工業中進行推廣和應用；我國地方政府也非常重視3D打印產業，珠海、青島、四川雙流、南京等地先后建立了多個3D打印技術產業創新中心和科技園。
　　全球3D打印產業的權威研究機構——美國沃勒斯公司發布的全球3D打印產業報告顯示，2012年全球3D打印市場總收入為22億美元，其中包括設備和服務。美國的產業收入大約占全球總收入的60%，傳統的制造業強國——德國和日本比較重視制造技術的革新，3D打印產業收入各約占全球的10%，中國作為未來巨大的應用市場，產業收入已約占全球總收入的10%，有望成為世界3D打印產業的一極。據美國消費者電子協會最新發布的年度報告顯示，3D打印服務的社會需求量將逐年增長，其產值到2017年有望增長至50億美元。
我國3D打印產業現狀
3D打印技術在我國還處于發展初期，產業體量相對較小。同時，中國制造業各個環節對3D打印技術的認識還存在很多不足。從實際發展情況來看，截至目前3D打印并沒有實現成熟的產業化，從設備到產品再到服務仍停留在“高級玩具”階段。但是，國內從政府到企業，普遍認可3D打印技術的發展前景，政府和社會普遍關注未來3D打印技術將對我國現有的生產、經濟、制造模式等造成的影響。
　　根據調研數據，目前，我國對3D打印技術的需求并非集中在設備上，而是體現在對3D打印用耗材種類多樣性和對代理加工服務的需求上。工業客戶是我國采購3D打印設備的主力軍，他們所購買的設備主要用于航空、航天、電子產品、交通工具、設計、醫療、文化創意等行業。目前，3D打印機在中國企業的裝機量約500臺，年增速為60%左右。3D打印用材料的研發和生產潛在需求規模已近10億元/年，隨著設備工藝的普及和進步，規模還將迅速增長。
國內3D打印用粉體材料研究現狀
　　目前，我國3D打印用材料大都由快速成型廠家直接提供，尚未實現第三方供應材料的模式，導致材料的成本非常高。同時，國內尚無針對專用于3D打印的粉末制備研究，對粒度分布、氧含量要求嚴格，有些單位采用常規的噴涂粉末替代使用，存在著很多的不適用性。
　　在3D打印快速成型方面，研發和生產通用性更強的材料是技術提升的關鍵。解決好材料的性能和成本問題，將更好地推動我國的快速成型技術的發展。目前，我國3D打印快速成型技術使用的材料大多需從國外進口，或設備廠家自己投入巨大精力和經費研制，價格昂貴，致使生產成本提高，而國內該機器使用的材料其強度、精度都較低。3D打印材料國產化已勢在必行。
　　國內尚未針對3D打印技術用粉末開展相應的研究。如粉末成分、夾雜、物理性能對3D打印相關技術的影響及適應性。因此針對低氧含量、細粒徑粉末的使用要求，尚需開展鈦及鈦合金粉末成分設計、細粒徑粉末氣霧化制粉技術、粉末特性對制品性能的影響等研究工作。國內受制粉技術所限，目前細粒徑粉末制備困難，粉末收得率低、氧及其他雜質含量高等，在使用過程中易出現粉末熔化狀態不均勻，導致制品中氧化物夾雜含量高、致密性差、強度低、結構不均勻等問題。
國內合金粉末存在的主要問題集中在產品質量和批次穩定性等方面，包括：①粉末成分的穩定性（夾雜數量、成分均勻性）；②粉末物理性能的穩定性（粒度分布、粉末形貌、流動性、松裝比等）；③成品率問題（窄粒度段粉末成品率低）等。
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