依据MarketsandMarkets的最新探究报告，2019年 寰球3D打印金属市场估量为7.74亿美元 。这家探究公司预测，到2024年，市场规模将超过31亿美元，从2019年到2024年，年均复合增进率为32.5％ 。推进这一增进的缘由是航空航天、国防和汽车终端对3D打印金属的需求不停增进 。

固然当前增材创造系统供给商 依然在市场上面临技术局限以及进入到量产方面的各种 挑战，不过值得 快慰的是2020年金属3D打印各方面将 获得重大市场进展 。本期3D科学谷与谷友 联合国际与国内的进展来一起领会金属3D打印的现状、 挑战与下一步市场格局 。

保时捷3D打印发动机活塞， 起源：保时捷

金属3D打印的破与立

了解金属3D打印的现状与下一步进展，就需求先 了解金属增材创造在生产中可行性的要求是什么？

走向产业化的金属3D打印， 起源：SAE

- 必须是可预测的：您 无奈 花费数小时或数天的 工夫来通过 反复试验为了制作第一个合格的零部件 。

- 必须更快：优先考量削减构建 工夫，这便是多激光3D打印 设施越来越多地用于生产的缘由 。

- 必须精确：在更高的速度和更复杂的零件上，需求更好的过程操纵来始终如一地生产高 品质的零件，同时削减后 解决或返工 。

- 必须 巩固：在生产环境中，激光器 几乎向来处于开启状态，以提供必要的通量，这些激光器需求牢靠且易于维修 。

品质监控与 保障

金属3D打印加工过程中 品质监控和 保障必须成为解决 方案提供商的重点 。检测表面缺点和孔隙度关于零件 品质至关重要，影响金属3D打印增进的一个 要害因素是 品质 保障：金属增材创造(AM)3D打印 设施必须 能够始终如一地生产出高 品质的可 反复零件 。在这方面，Velo3D认为谁能为 要害 使命组件做到这丝毫，谁就会赢 。

品质操纵方面，行业 呼唤 壮大的软件，Sigma Labs向来 指望通过从金属性能的 变迁角度来 标准化金属3D打印的 品质操纵，最后受益的 不仅不过小企业，更是整个3D打印行业 。

PrintRite3D的热能量密度算法 。 起源：Sigma Labs

金属3D打印在逐层铺粉的过程中因为在熔融过程中有超过50种不同的因素在 施展着作用，像 材料尺寸和 形态误差、熔融层中的空隙、最后部件的高残余应力，以及对 材料性能——包含硬度和强度等各种变量 彼此关系的探究缺乏招致了3D打印工艺难以量化操纵，这极大的制约了金属3D打印技术的 利用 规模 。”

品质 挑战是基于粉末床的金属3D打印技术进展的“重要 阻碍”，Sigma Labs的PrintRite3D 5.1这样的软件与硬件 联合的技术将协助金属3D打印最后转变创造格局 。Sigma Labs当前有六家消费者-三家3D打印 设施创造商和三家最后消费者在 使用其解决 方案，估计将在2020年头 实现测试和评估阶段 。Sigma Labs的技术提供实时、逐层 综合，以确保 相符生产规格的要求 。

PrintRite3D 。 起源：Sigma Labs

依据3D科学谷的市场 视察，除了Sigma Labs，来自德国亚琛的科学家们正在探究 监督金属3D打印的新 步骤，以 遍及过程的鲁棒性 。在构建平台中 使用 构造传感器时， 将来会检测到 要害 舛误，例如 支撑 构造撕裂的 工夫 。此外，通过超声波传感器 能够用于 综合空气 流传中的声音，以确定组件的 品质 。基于激光的超声测量的探究将在 将来走得更远：脉冲激光将在部件中感应出 构造 流传的噪声， 而后由激光测振仪检测到 。这使得在构建过程中发现弱小的毛孔，以便 能够马上进行 干涉 。而原位测量过程 能够通过另一个曝光顺序对问题区域进行返工 。

技术 打破与再一次确立

依据MarketsandMarkets的预测，估计PBF粉末床选区金属熔化3D打印将成为3D打印金属市场中最大的 部分 。MarketsandMarkets还预测，在 将来四年中，钛合金的3D打印占3D打印金属的最大份额 。

固然，技术层面还有众多急需 晋升的空间， 只管近年来在 材料和加工技术方面 获得了重大 遍及，但仍需求更多的改良 。市场等待添加更多的非焊接 材料，例如Stellite 6和Inconel738；LPBF(粉末床选区激光熔化)工艺需求在表面光洁度、变形操纵和后期加工成本方面 获得更多 遍及；电子束熔化(EBM)技术的加工精度还需求得到进一步 遍及；定向能量沉积(DED)3D打印技术还需求 能够 利用到更大的零件创造而不会 产生 蜿蜒；Binder Jet粘结剂喷射金属3D打印技术还需求更好地操纵收缩 。

LPBF(粉末床选区激光熔化)工艺方面，依据Velo3D的说法，随着软件与硬件的 联合，市场上需求考量的是意识到原来的不可能正在被 打破，将需求 取缔某些3D打印 制约 。这些设计软件与打印 预备等软件中间实现密切集成， .stl文件 格局的 使用 规模将 接续 降落 。

LPBF(粉末床选区激光熔化)工艺的另一个进展方向是必须要 遍及诸如产量与效率 。LPBF系统将需求 存在更高的3D打印速度和更大的创造 规模，以开发更多的金属增材创造可能性 。另外，嵌套零件的 威力(马上零件 彼此 重叠以 遍及构建密度)关于 遍及创造速度和 遍及创造效率至关重要，但这需求 正当设计 支撑 构造并在设计时考量这些因素 。

当前3D打印要进入到产业化领域的一大瓶颈是效率与成本，当前3D打印的产品价格中高达70%的成 原来自 设施成本，而 材料也占领了30%的成本 。而在传统创造工艺中， 材料成本不超过产品成本的3% 。而在效率 晋升方面，市场的需求在 呼唤带来加工效率飞跃性质的 打破 。

金属3D打印正在 打破原来的 本身边界，国际上，依据3D科学谷的市场 视察，德国Fraunhofer的增材创造 将来-futureAM 名目正在以全面开花的 模式推进3D打印成为一种更 巩固、更经济可行的加工技术，在科技巨擎Fraunhofer的推进下，当前亚琛Fraunhofer ILT已经开发出用于LPBF(基于粉末床的金属熔化3D打印技术)的新型加工解决 方案，该解决 方案还 能够产生比传统LPBF系统快十倍加工速度的大型金属部件 。LPBF系统提供了十分大的，有效可用的构建体积(1000毫米x 800毫米x 500毫米) 。

软件助力刷新竞争格局

行业整合是不可幸免的，惟独清楚地向市场 抒发价格主张和与之对应的清楚的市场定位，这些企业 能力 顺利 。在金属3D打印这个市场上，一个引人关注的价格主张将是克服环绕成本、 材料灵便性和创造 制约的 挑战 。最后，将看到金属3D打印行业的更多整合，然而现在这是一场静观其变的游戏 。

拿Velo 3D举例，不难看到，国际的企业大多在成立初期就确立了鲜亮的市场定位，包含立足于 设施 巩固性的，包含开发 晋升加工效率的，再到VELO3D这样的后起之秀，在3D科学谷看来，无 支撑仅仅是VELO3D与消费者沟通的话术，VELO3D的市场定位相当清楚：设计 自由， 麻利生产和 品质 保障，这些是VELO3D通过技术打造的独特的市场定位 。

差别化将是公司生存的 要害，依据3D科学谷的市场 视察，当前LPBF(粉末床选区激光熔化)市场上挤满了太多没有特点的公司 。 几乎全部的公司都在 证实他们 能够减低成本并 遍及 品质，并 获得 统一的 后果 。全部的 奋力都在进行 细微的调整，差别并不大，这些公司中的一 部分将在2020年开始耗尽资金 。

更多的 材料、更可 延续的进展

l 回收金属

金属粉末的进展方面，诸如6K(以往称为Amastan Technologies)之类的公司正在开发用于增材创造的新型先进 材料 。6K公司的UniMelt微波等离子体创造技术以回收的金属废料来创造AM增材创造用金属粉末 。6K的工艺重要将 通过认证的通过铣削、车削和 其余再生原料 起源的金属废品转换为可用于AM增材创造用的优质金属粉末 。

6K针对增材创造工艺提供粉末粒径尺寸 。 起源：6K

6K的合金回收技术 能够从减材创造和 其余加工技术中回收金属和合金 。6K已经在为航空航天、医疗和汽车行业回收铝合金和钛合金 。6K 声称 能够针对所需的AM增材创造工艺来提供不同的粉末尺寸：MIM(金属注射成型)，LPBF，EBM，DED或粘结剂喷射等 。

l 不锈钢

不锈钢方面，国际上最显着的 遍及之一是GKN对金属粉末 材料的鉴定，在IDAM联合 名目成员亚琛工业大学数字创造DAP学院、Fraunhofer ILT弗劳恩霍夫激光技术探究所、慕尼黑工业大学金属成型和铸造学院、GKN粉末冶金，宝马 集团等一起 奋力下， 证实了DP 600双相钢在汽车市场上工业化的 硕大 后劲 。这是一种双相钢， 能够 使用热 解决 步骤调节其机械性能 。

DP 600双相钢气体雾化 材料当前已在EOS M300-4系统上进行了验证，其伸长率达到13％(原样)，达到22％(经热 解决)，拉伸强度达到700 MPA( 通过热 解决) 。这些 特点使得双相钢 材料成为汽车及 其余工业市场 构造性件 利用的 现实 取舍 。而通过将水雾化粉末用于 将来 利用， 能够进一步减低零件成本 。

l铜

粉末床熔融(PBF)增材创造技术为创造使得紧凑、高效的新一代热 交换器成为可能，假如将金属3D打印技术与 存在出众导热性能的铜相 联合，为电动汽车热 交换器技术的 晋升带来 硕大的 设想空间 。

3D打印电动机定子绕组 。 起源：Additive Drives

纯铜 存在出众的导热性，是极佳的散热组件创造 材料，铜合金3D打印技术的 利用已在火箭发动机创造领域得到了进展 。此外，其 利用涵盖从电动汽车定子绕组、铜线圈、微电子产品再到注塑模具镶件的 宽泛领域 。基于粉末床熔融工艺的金属3D打印技术 能够实现复杂设计， 开释设计的 自由度，这一技术在热 交换器创造中的 利用，使得设计师 能够 使用高级设 计策略，例如 使用渐变、可变密度的点阵 构造，在有限空间内添加热 交换器的表面积， 晋升热 交换性能 。简而言之，面向增材创造的设计， 能够实现在热负荷高的位置用密度较高的 构造 材料，从而实现轻量化与冷却性能的 均衡 。

l铝合金

航空航天领域，铝合金的 利用向来存在着一些 弊病 。铝合金 固然很轻，但在 裸露于高于160°C的温度的 利用中一般 体现不佳 。它们会随着 工夫的流逝而软化和老化， 因而航空航天领域会 取舍 绝对较重的金属，例如钢或钛 。如何在 晋升铝合金的性能，这是一个值得探究和 打破的地方 。

半个多世纪以来，科研人员已经 实现了大量工作，以改善铝合金的耐热性，使铝合金 能够 承受更高的工作温度而不会减低机械性能 。今日，在世界 规模内，通过3D打印技术，新型的铝合金 材料在出现出 快捷 回升的开发态势，更高的强度， 代替中温钛合金的可能性，在这方面国内上海交通大学与安徽相邦复合 材料一起研 产生产的陶铝粉末， 能够改善粉末流动性， 遍及激光汲取率，细化晶粒组织，尤其 实用于3D打印 。

安徽相邦复合 材料的陶铝复合 材料 。