中國粉體網(wǎng)訊 全球金屬3D打印市場規(guī)模將在2025年突破45億美元,中國以28%的占比躍居全球第二。金屬3D打印技術正席卷航空航天、生物醫(yī)療、汽車制造等核心領域,憑借"無模具自由成型、復雜結構一體化制造、材料近零損耗"的顛覆性優(yōu)勢,重構傳統(tǒng)生產邏輯。
技術演進:粉末與絲材的雙軌競速
金屬增材制造形成兩大主流技術路線:以激光選區(qū)熔化(SLM)、電子束熔化(EBM)為代表的粉末打印技術,和以電弧增材(WAAM)、激光絲材沉積(LMD)為核心的絲材打印技術。
粉末打印技術
激光選區(qū)熔化(SLM):采用高能激光束(波長1064nm)逐層掃描金屬粉末床,實現(xiàn)微米級(20-50μm)精密熔化,致密度達≥99.5%,適用于鈦合金(TC4)、鎳基高溫合金(Inconel 718)等300余種材料。
電子束熔化(EBM):在10-2–10-3Pa真空環(huán)境中以電子束為熱源,熔化粒度53–105μm的金屬粉末,成型精度50–100μm,尤其適合活性金屬(如鈦合金)的無氧化加工。
核心性能優(yōu)勢
超高復雜度成形:可制造內部流道、蜂窩點陣等傳統(tǒng)工藝無法實現(xiàn)的拓撲優(yōu)化結構,航空航天領域應用滲透率達19%。
生物相容性突破:醫(yī)療領域實現(xiàn)多孔鈦合金植入體(孔隙率60–80%,孔徑300–500μm),骨融合率提升至95%以上。
絲材打印技術
電弧增材(WAAM):以電弧為熱源熔化金屬絲材(不銹鋼316L占比45%),沉積速率達3–15kg/h,設備成本僅25–40萬元。
激光絲材沉積(LMD):結合激光與同步送絲(ER70S-6鋼絲),抗拉強度達556MPa,適用于鋁合金、銅合金等高反射材料。
規(guī);瘧脠鼍
超大型結構制造:船舶龍骨、建筑鋼構領域實現(xiàn)10×5×3m級構件一體化打印,成本比傳統(tǒng)鍛造降低40%。
國內最大20米級金屬3D打印機
在軌太空制造:國際空間站試驗電子束絲材沉積,支撐月球基地構件原位制造。
材料革命:性能躍遷的底層支撐
金屬粉末作為產業(yè)鏈價值核心,其性能指標直接決定終端部件質量:氧含量低于0.013%的極限純凈度(鈦合金)、形貌控制>98%的球形度、D50=15-53μm/53-105μm的粒度分級適配SLM/EBM等工藝需求。國內中航邁特、西安賽隆等企業(yè)通過真空氣霧化(EIGA)、等離子旋轉電極(PREP)技術突破,不僅將鈦合金粉成本削減50%,更實現(xiàn)非晶合金、高熵合金等前沿材料國產化。材料創(chuàng)新持續(xù)拓展應用邊界——梯度復合粉體實現(xiàn)火箭噴管"耐高溫合金+高導銅基"一體化打印,金屬陶瓷粉突破刀具耐蝕極限,形成從"滿足需求"到"創(chuàng)造需求"的質變。
應用場景:從實驗室到千行萬業(yè)
在航空領域,中國商飛C929采用SLM打印鈦合金機翼支架,實現(xiàn)30%減重與20%強度提升;SpaceX火箭推力室通過再生冷卻通道拓撲優(yōu)化,突破傳統(tǒng)制造壁壘。
醫(yī)療應用中,3D打印多孔鈦合金椎間融合器促成95%以上的骨融合率,個性化鈷鉻合金牙冠將定制周期壓縮至24小時。
消費電子領域:華為、小米等廠商引入鈦合金3D打印技術,手機中框、折疊屏鉸鏈成本降至200元/件,量產規(guī)模突破百萬級。
金屬3D打印鈦合金手機邊框
能源電子領域更展現(xiàn)技術顛覆性:核聚變裝置鎢銅熱沉耐受2000℃極端工況,微通道液冷散熱器助力AI芯片突破千瓦級功耗瓶頸。應用場景正從高端制造向民用市場裂變,形成"技術突破-應用拓展-產業(yè)升級"的增強回路。
產業(yè)爆發(fā):企業(yè)加速布局金屬3D打印全鏈條
1. 材料端:制粉技術突破與產能擴張
高收得率技術突破:西安歐中科技通過SS-PREP®超高轉速霧化技術,將特種鋼細粉收得率從35%提升至65%,年產能達1000噸,打破高端粉末依賴進口局面。
鈦合金成本革命:尚材三維在攀枝花建立九條氣霧化產線,實現(xiàn)99%氬氣循環(huán)回收,鈦合金粉末價格降至300元/公斤(2016年為5000元),2025年底產能將達2000噸,推動消費電子領域應用普及。
企業(yè)產能競賽:威拉里建成20余條粉末生產線(含國內首條最大自動化產線),在建產線20余條,年產能超2000噸;中體新材規(guī)劃2026年建成50條產線,覆蓋貴金屬粉末定制化生產。
2. 設備端:區(qū)域制造中心集群化
精密制造:鉑力特推出12激光設備BLT-S800,衛(wèi)星桁架打印效率達80cm³/h,專利數(shù)突破688項,構筑技術壁壘。
大型構件:公大激光聯(lián)合贛州章貢區(qū)共建金屬3D打印共享中心,聚焦純銅/純鎢等高熱導材料,填補綠激光增材技術空白。
系統(tǒng)集成:中航邁特廊坊基地新增7000㎡設備廠房,年產能100臺套,強化“材料-設備-工藝”一體化能力。
國際技術本土化:聯(lián)泰科技自研Muees系列金屬打印機及智能軟件Muees ONE,為汽車企業(yè)縮短研發(fā)周期70%(6個月縮短至50天),市場占有率超60%。
結語
金屬3D打印正以技術革命重構制造業(yè)邏輯:中國憑借材料成本驟降與設備國產化突圍,在航空航天、醫(yī)療、消費電子領域實現(xiàn)規(guī);瘧谩N磥硇柰黄撇牧蠘藴驶c規(guī);势款i,方能從“制造大國”邁向“智造規(guī)則制定者”。
參考來源:
中研產業(yè)研究院、各企業(yè)年報、官網(wǎng)
南極熊3D打。哼@些3D打印公司,紛紛有了自己的大樓甚至產業(yè)園