相比传统制造业,3D打印设备能够应用的制造原材料无疑是非常稀少的,产业多样化受到一定限制。整个3D打印推广过程中,虽然设备成本占据大头,但生产材料缺乏也是一个不争的事实,制约因素非常明显。
3D打印材料要求高
工业级的3D打印材料更是十分有限,目前适用的金属材料只有10余种,而且只有专用的金属粉末材料才能满足金属零件的打印需要。需要用到金属粉末材料的3D打印为工业级打印机,即选择性激光烧结(SLS)和选择性激光熔化(SLM)技术。
3D打印对粉末材料的粒度分布、松装密度、氧含量、流动性等性能要求很高。根据不同的用途,金属材料制备的工件要求强度高、耐腐蚀、耐高温、比重小、具有良好的可烧结性等。同时,还要求材料无毒、环保;性能要稳定,能够满足打印机持续可靠运行。功能应用是越来越丰富,例如现在已对部分材料提出了导电、水溶、耐磨等要求。当然前提是保证经济性。
原材料种类有限制约全面推广
在金属3D打印中,常用的材料是钛粉、铝合金粉和不锈钢粉。与普通金属材料比,这些材料成本要高出10倍左右。例如,德国的EOS公司能生产出有限的几种金属粉末,如:不锈钢粉、铝硅粉、钛合金粉,但价格是传统粉体的10-20倍。目前,3D打印用钛粉约180万/吨,而航空用钛材价格约为20万/吨。
目前在工业级打印材料方面存在的问题主要是:第一、可适用的材料成熟度跟不上3D市场的发展;第二、打印流畅性不足;第三、材料强度不够;第四、材料对人体的安全性与对环境的友好性的矛盾;第五是材料标准化及系列化规范的制定。
此外,3D打印虽然减少了切削等环节,却增加了软件、设计、材料等环节,如果加上产品合格率低造成的浪费,实际成本节省还是增加很难一概而论。实际上,打印成本偏高是不争的事实,每克成本10到100元,放在某些行业可能得不偿失。总而言之,3D打印的价值真正发挥,将会经历一段漫长的过程。 |