3D打印鎢-錸合金(W-25Re)噴管可耐受3200℃高溫燃氣,較傳統鉬基合金壽命延長5倍。SpaceX的SuperDraco發動機采用SLM打印的Inconel 718燃燒室,內部集成500條微冷卻通道(直徑0.3mm),使比沖提升至290s。關鍵技術包括:① 使用500W近紅外激光(波長1070nm)增強鎢粉吸收率;② 基板預熱至1200℃減少熱應力;③ 氬-氫混合保護氣體抑制氧化。俄羅斯托木斯克理工大學開發的電子束懸浮熔煉技術,可直接在真空環境中打印純鎢部件,密度達99.98%,但成本為常規SLM的3倍。粉末床熔融(PBF)技術通過精確控制激光參數,可實現99.5%以上的材料致密度。北京3D打印金屬粉末合作
等離子旋轉電極霧化(PREP)通過高速旋轉金屬電極(轉速20,000 RPM)在等離子弧作用下熔化并甩出液滴,形成高純度球形粉末。該技術尤其適用于鈦、鋯等高活性金屬,粉末氧含量可控制在500ppm以下,衛星粉比例<0.05%。俄羅斯VSMPO-AVISMA公司采用PREP制備的Ti-6Al-4V粉末,平均粒徑45μm,用于波音787機翼鉸鏈部件,疲勞壽命較傳統氣霧化粉末提升30%。然而,PREP的產能限制明顯(每小時5-10kg),且電極制備成本高昂(鈦錠損耗率20%)。較新進展中,中國鋼研科技集團開發多電極同步霧化技術,將產能提升至30kg/h,但設備投資超1500萬美元,限為高級國用領域。江西鈦合金粉末廠家貴金屬粉末(如銀、金)在珠寶3D打印中實現微米級精度,能快速成型傳統工藝難以加工的鏤空貴金屬飾品。
電子束熔化(EBM)在真空環境中利用高能電子束逐層熔化金屬粉末,其能量密度可達激光的10倍以上,特別適合加工高熔點材料(如鈦合金、鉭和鎳基高溫合金)。EBM的預熱溫度通常為700-1000℃,可明顯降低殘余應力,避免零件開裂。例如,GE航空采用EBM制造LEAP發動機的燃油噴嘴,將傳統20個零件集成為單件,減重25%,耐溫性能提升至1200℃。但EBM的打印精度(約100μm)低于SLM,表面需后續機加工。此外,真空環境可防止金屬氧化,但設備成本和維護復雜度較高,限制了其在中小企業的普及。
荷蘭MX3D公司采用的
電弧增材制造(WAAM)打印出12米長不銹鋼橋梁,結構自重4.5噸,承載能力達20噸。關鍵技術包括:① 多機器人協同打印路徑規劃;② 實時變形補償算法(預彎曲0.3%);③ 在線熱處理消除層間應力。阿聯酋的“3D打印未來大廈”項目采用鈦合金網格外骨骼,抗風荷載達250km/h,材料用量比較傳統鋼結構減少60%。但建筑規范滯后:中國2023年發布的《增材制造鋼結構技術標準》將打印件強度折減系數定為0.85,推動行業標準化。 鈦合金因其優異的比強度和生物相容性,成為骨科植入物3D打印的先選材料。
3D打印金屬粉末的制備是技術鏈的關鍵環節,主要依賴霧化法。氣霧化(GA)和水霧化(WA)是主流技術:氣霧化通過高壓惰性氣體(如氬氣)將熔融金屬液流破碎成微小液滴,快速冷卻后形成高球形度粉末,氧含量低,適用于鈦合金、鎳基高溫合金等高活性材料;水霧化則成本更低,但粉末形狀不規則,需后續處理。近年等離子旋轉電極霧化(PREP)技術興起,通過離心力甩出液滴,粉末純凈度更高,但產能受限。粉末粒徑通常控制在15-53μm,需通過篩分和氣流分級確保均勻性,以滿足不同打印設備(如SLM、EBM)的鋪粉要求。3D打印金屬粉末的粒徑分布和球形度直接影響打印件的致密性和機械性能。西藏鈦合金粉末品牌
鈷鉻合金粉末在齒科3D打印中廣泛應用,其耐腐蝕性優于傳統鑄造工藝。北京3D打印金屬粉末合作
金屬3D打印的粉末循環利用率超95%,但需解決性能退化問題。例如,316L不銹鋼粉經10次回收后,碳含量從0.02%升至0.08%,需通過氫還原爐(1200℃/H?)恢復成分。歐盟“AMEA”項目開發了粉末壽命預測模型:根據霍爾流速、氧含量和衛星粉比例計算剩余壽命,動態調整新舊粉混合比例(通常3:7)。瑞典H?gan?s公司建成全球較早零廢棄粉末工廠:廢水中的金屬微粒通過電滲析回收,廢氣中的納米粉塵被陶瓷過濾器捕獲(效率99.99%),每年減排CO? 5000噸。