成本降至10%，Fraunhofer 正在测试一类新型低成本金属3D打印粉末

材料是推动3D打印技术突破界限约束的驱动力，但材料成本高是金属3D技术被规模化应用的制约因素之一。德国Fraunhofer 制造技术和先进材料研究所（IFAM）正在测试一些新型3D打印金属粉末材料，这些材料是通过一种新技术制备的，用于基于粉末床工艺的金属3D打印技术，其成本显著低于目前主流粉末制备工艺所生产的球形粉末。

EBM 3D打印的铁基金属样件。来源：Fraunhofer IFAM

金属粉末的低成本替代品

Fraunhofer IFAM 已对通过这种新的粉末制备技术制造出来的新型特粉进行了加工和测试。目前，用于选区激光熔化（SLM）与电子束熔融（EBM）这两种粉末床工艺的金属粉末材料主要是通过惰性气体雾化产生的球形粉末，这类材料的价格非常高。Fraunhofer IFAM 采用新的生产方法，可以将铁基金属粉末的成本降到当前成本的10％左右。钛金属粉末等其他材料，也能够通过新的制备工艺生产出廉价的替代品。

材料成本的大幅下降，无疑将加速粉末床金属3D打印技术的产业化应用。但粉末材料的化学成分、粒度及分布、形态、比表面积、流动性、松装密度、振实密度等方面能否满足粉末床增材制造工艺的技术要求，也是这种低成本金属粉末材料是否能够在实际生产中应用的关键因素。

Fraunhofer IFAM 正在对通过新制备工艺生产出来的低成本金属粉末材料进行测试。目前IFAM 仅对外透露了少量测试结果，他们展示了材料在EMB 加工中的可行性研究结果，表明这种铁基粉能够被用于生产尺寸稳定的金属3D打印部件，但颗粒形状的规则性以及预期的流动性不如气体雾化粉末材料。根据Fraunhofer IFAM，尽管如此，通过新方法制备的金属粉末仍将为一种真正的低成本替代品。

Fraunhofer IFAM 还测试了通过这种方式生产的合金粉末，相关详细研究正在进行当中。根据Fraunhofer IFAM，除了铁基金属粉末，这一新的粉末制备工艺将使更多金属3D打印粉末材料在经济上变得可行。

Review

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，3D打印的产品价格中高达70%的成本来自设备成本，而材料也占据了30%的成本。而在传统制造工艺中，材料成本不超过产品成本的3%。在效率提升方面，市场需求正在呼唤3D打印加工效率飞跃性的突破。根据3D科学谷的市场观察，除了降低材料成本之外，Fraunhofer研究所正在推动3D打印效率的飞跃。Fraunhofer 整合旗下六个研究所的资源，共同开展增材制造未来-futureAM项目，该项目将加速3D打印技术的产业化进程。这些研究所的合作主要聚焦在两方面，一是从订单到产品制造的全流程角度全面考虑3D打印在数字和物理方面创造的附加值；二是通过研发飞跃性质的技术推动3D打印进入到新一代增材制造领域。

在亚琛Fraunhofer激光技术研究所（ILT）的领导下，“futureAM – 新一代增材制造”是于2017年11月推出的，旨在将金属部件的增材制造加速至少10倍。