材料是推動3D打印技術突破界限約束的驅動力，但材料成本高是金屬3D技術被規模化應用的制約因素之一。德國Fraunhofer 制造技術和先進材料研究所（IFAM）正在測試一些新型3D打印金屬粉末材料，這些材料是通過一種新技術制備的，用于基于粉末床工藝的金屬3D打印技術，其成本顯著低于目前主流粉末制備工藝所生產的球形粉末。

EBM 3D打印的鐵基金屬樣件。來源：Fraunhofer IFAM

金屬粉末的低成本替代品

     Fraunhofer IFAM 已對通過這種新的粉末制備技術制造出來的新型特粉進行了加工和測試。目前，用于選區激光熔化（SLM）與電子束熔融（EBM）這兩種粉末床工藝的金屬粉末材料主要是通過惰性氣體霧化產生的球形粉末，這類材料的價格非常高。Fraunhofer IFAM 采用新的生產方法，可以將鐵基金屬粉末的成本降到當前成本的10％左右。鈦金屬粉末等其他材料，也能夠通過新的制備工藝生產出廉價的替代品。

材料成本的大幅下降，無疑將加速粉末床金屬3D打印技術的產業化應用。但粉末材料的化學成分、粒度及分布、形態、比表面積、流動性、松裝密度、振實密度等方面能否滿足粉末床增材制造工藝的技術要求，也是這種低成本金屬粉末材料是否能夠在實際生產中應用的關鍵因素。

     Fraunhofer IFAM 正在對通過新制備工藝生產出來的低成本金屬粉末材料進行測試。目前IFAM 僅對外透露了少量測試結果，他們展示了材料在EMB 加工中的可行性研究結果，表明這種鐵基粉能夠被用于生產尺寸穩定的金屬3D打印部件，但顆粒形狀的規則性以及預期的流動性不如氣體霧化粉末材料。根據Fraunhofer IFAM，盡管如此，通過新方法制備的金屬粉末仍將為一種真正的低成本替代品。

   Fraunhofer IFAM 還測試了通過這種方式生產的合金粉末，相關詳細研究正在進行當中。根據Fraunhofer IFAM，除了鐵基金屬粉末，這一新的粉末制備工藝將使更多金屬3D打印粉末材料在經濟上變得可行。

Review

     當前3D打印要進入到產業化領域的一大瓶頸是效率與成本，3D打印的產品價格中高達70%的成本來自設備成本，而材料也占據了30%的成本。而在傳統制造工藝中，材料成本不超過產品成本的3%。在效率提升方面，市場需求正在呼喚3D打印加工效率飛躍性的突破。根據3D科學谷的市場觀察，除了降低材料成本之外，Fraunhofer研究所正在推動3D打印效率的飛躍。Fraunhofer 整合旗下六個研究所的資源，共同開展增材制造未來-futureAM項目，該項目將加速3D打印技術的產業化進程。這些研究所的合作主要聚焦在兩方面，一是從訂單到產品制造的全流程角度全面考慮3D打印在數字和物理方面創造的附加值；二是通過研發飛躍性質的技術推動3D打印進入到新一代增材制造領域。

    在亞琛Fraunhofer激光技術研究所（ILT）的領導下，“futureAM – 新一代增材制造”是于2017年11月推出的，旨在將金屬部件的增材制造加速至少10倍。