我國金屬3D打印技術發(fā)展歷史!

金屬3D打印興起于歐美國家,，我國自20世紀90年代中期開展金屬3D打印技術研究，研究的重點以能量沉積法（DED）和粉末床熔融法（PBF）為主,。對于其他技術的研究相對較少,。由于同期國外金屬3D打印技術已經(jīng)逐漸步入快速制造階段,，我國金屬3D打印技術的研究基本沒有經(jīng)歷快速成形階段和直接成形高性能復雜金屬零件。

在我國最早進行DED技術研究的單位是西北工業(yè)大學,、北京航天大學等,。1997年，西北工業(yè)大學進行了“金屬粉材激光立體成形的熔凝組織與性能研究”,。是我國第一個正式立項科研項目,。2006年西北工業(yè)大學銷售了我國第一臺DED-L商業(yè)化裝備,。同年,，北京航空制造研究所開展DED-E技術的研究工作，開發(fā)了我國首臺DED-E成形裝備,。在此后的十余年內,，我國DED裝備和技術取得了長足的發(fā)展。2012年,，北京航空航天大學DED-L方面的研究成果獲國家技術發(fā)明一等獎,。

金屬3D打印的兩大重要因素---設備、金屬材料

我國PBF技術的研究始于21世紀初,。2004年,，華中科技大學和華南理工大學幾乎同時開始SLM成形技術與裝備的研發(fā)工作。到2009年左右,，兩家單位均已自主研制成功了專業(yè)化的SLM裝備,。除SLM技術外，清華大學于2004年申請了SEBM技術方面的首個中國專利,，并研制成功了SEBM試驗裝備,。2006年，西北有色金屬研究院委托清華大學試制了SEBM型實驗裝置,，開展鈦合金SEBM成形技術研究,。2015年，西北有色金屬研究院控股的公司研制成功了我國第一臺商業(yè)化SEBM成形裝備,，并于2017年聯(lián)合國內相關單位制定了我國金屬3D打印領域的第一個材料標準(GB/T 34508-2017,，粉床電子束增材制造TC4合金材料)。

裝備是金屬3D打印的關鍵要素,。在過去的30多年,，我國的金屬3D打印技術特別是裝備技術取得了突飛猛進的發(fā)展。2017年總裝機量已經(jīng)達到5700多臺,。目前DED裝備已經(jīng)能夠實現(xiàn)納米級金屬零件毛坯的直接制造,；PBF裝備的成形效率雖然低1--2個數(shù)量級，最大成形尺寸小于1m,，但成形件的復雜性不受限制,。

材料是金屬3D打印的另一關鍵要素。目前，國內外3D打印金屬材料的研究 主要是針對航空航天材料,，如高性能鈦合金,、高溫合金、超高強度鋼以及鋁合金,。隨著3D打印技術向生物醫(yī)療,、動力、能源等領域的推廣,，鈷合金,、銅合金、難熔合金,、金屬間化合物,、復合材料、梯度材料,、非晶合金的3D打印也逐漸受到了重視,。相對來說，目前最成熟的合金材料主要有Ti-6AL-4V合金,、Inconel718合金,、Inconel625、316L不銹鋼和Co-28Cr-6Mo合金,，且已經(jīng)制定了相關的應用標準,。

近年來，雖然金屬3D打印創(chuàng)造出了很多成就,，但是材料的影響很大程度上限制了金屬3D打印技術,，根據(jù)研究表示，目前5000多種金屬合金中,，只有十幾種材料可以3D打印成形,，原料種類少、成本高,、材料工藝和質量控制技術不成熟,、專用合金開發(fā)較滯后、成形制件檢測技術缺乏,，都限制了金屬3D打印技術,。