Technavio市場研究公司所發(fā)布的一份2016-2020年全球3D打印材料調(diào)查報告中指出，全球3D打印材料市場的年復(fù)合增長率超過了25%，這其中金屬粉末的需求量的增加占據(jù)了很大一部分因素。盡管目前塑料3D打印材料扔占據(jù)整個市場接近50%的份額，但是金屬材料的增長率仍在迅速增長，尤其是以鈦合金粉末為代表的高品質(zhì)金屬粉末，在未來幾年里金屬材料的市場占有率將全面趕超塑料3D打印材料。

金屬粉末產(chǎn)品作為增材制造的主要原材料，目前應(yīng)用的領(lǐng)域主要包括：

●工業(yè)模具材料如：MS1、CX、17-4ph等；

●創(chuàng)意設(shè)計領(lǐng)域如：銅合金、AlSi10Mg、316L；

●航空航天領(lǐng)域如：TC4、Inconel718等；

●生物醫(yī)療領(lǐng)域如：CoCr合金、鈦及鈦合金、鉭金屬等；

●科學(xué)研究應(yīng)用材料如：因瓦合金、高熵合金、鎢金屬等。

金屬3D打印應(yīng)用案例

●飛機(jī)發(fā)動機(jī)燃油噴嘴

2018年10月，GE航空工廠慶祝其第30,000個3D打印燃料噴嘴的成功出貨。該噴嘴安裝在GE的LEAP噴氣發(fā)動機(jī)內(nèi)，由金屬3D打印機(jī)一體成形。GE生產(chǎn)的每臺LEAP發(fā)動機(jī)都包含19個3D打印燃料噴嘴。30,000個3D打印燃料噴嘴可以滿足1,578臺發(fā)動機(jī)的需求。

●新一代載人飛船返回艙防熱大底框架結(jié)構(gòu)

2020年5月，長征五號B火箭成功發(fā)射我國新一代載人飛船試驗船，其返回艙防熱大底框架是3D打印出來的。其中重要的技術(shù)突破之一，是由航天五院總體部主導(dǎo)的超大尺寸整體鈦框架設(shè)計及成型技術(shù)。超大尺寸整體鈦框架結(jié)構(gòu)采用3D打印工藝制造，成功實現(xiàn)了減輕重量、縮短周期、降低成本等目標(biāo)。新一代載人飛船試驗船的成功返回也標(biāo)志著超大尺寸關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件整體3D打印技術(shù)通過大考。

●骨科金屬植入體

2021年2月，湖南華翔和南華大學(xué)附屬*醫(yī)院脊柱外科團(tuán)隊聯(lián)合研發(fā)的多孔型椎體融合器正式通過國家藥品監(jiān)督管理局（NMPA）審批（注冊證編號：國械注準(zhǔn)20213130105），成為國內(nèi)*將選區(qū)激光熔融技術(shù)（SLM）應(yīng)用于3D打印醫(yī)療產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)。在申請認(rèn)證的5年時間里，已經(jīng)為80位患者進(jìn)行了3D打印植入體的臨床試驗。在此之前，電子束技術(shù)3D打印的植入體已經(jīng)得到規(guī)模化的應(yīng)用，2020年8月份，GE發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，在過去13年，GE的全球客戶大約生產(chǎn)了超過150萬個骨科植入產(chǎn)品。中國骨科植入物龍頭愛康醫(yī)療生產(chǎn)的骨科金屬3D打印植入物產(chǎn)品年收入已超過1億元。

●3D打印金屬牙冠和可摘義齒托架

金屬3D打印技術(shù)已經(jīng)開始變革傳統(tǒng)的義齒制造工藝。中國的金屬3D打印機(jī)市場，齒科專用金屬3D打印機(jī)2019年、2020年出貨量均超過200臺。2021年1月，國家藥監(jiān)局關(guān)于發(fā)布免于進(jìn)行臨床試驗醫(yī)療器械目錄（第二批修訂）的通告（2021年第3號），其中包括了“牙科增材制造用金屬材料”。牙科增材制造用純鈦、鈦合金、鈷鉻合金金屬材料，用于通過激光選區(qū)熔化工藝加工制作牙冠、牙橋等非植入修復(fù)體，產(chǎn)品本體材料及性能指標(biāo)須至少滿足YY∕T1702-2020《牙科學(xué)增材制造口腔固定和活動修復(fù)用激光選區(qū)熔化金屬材料》、GB17168《牙科學(xué)固定和活動修復(fù)用金屬材料》等相關(guān)國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。豁免情況不包括用于制作頜面贗復(fù)體、種植體、基臺及附件的產(chǎn)品及與已上市產(chǎn)品相比采用新材料、新技術(shù)或具有新作用機(jī)理、新功能的產(chǎn)品。

●3D打印金屬模具

金屬模具被廣泛用于3C行業(yè)、包裝行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、家電行業(yè)、汽車行業(yè)。使用SLM（選擇性激光熔化）技術(shù)，通過逐層累加的打印技術(shù)，可以制造出幾乎無所不能的冷卻水路——隨形水路，它可以根據(jù)產(chǎn)品輪廓的變化而變化，到達(dá)模腔任何地方，使模具內(nèi)部將無任何冷卻盲點，這是傳統(tǒng)制造技術(shù)無法實現(xiàn)的。隨著金屬3D打印成本的下降，3D打印模具的市場競爭力越來越強(qiáng)，采用3D打印模具的用戶也越來越多。

●3D打印換熱器

傳統(tǒng)的換熱器制造工藝主要有擠壓成型、鑄造和機(jī)械加工等方法，這些加工工藝限制了換熱器可實現(xiàn)的幾何形狀。金屬3D打印工藝的出現(xiàn)消除了許多設(shè)計制約，設(shè)計人員開始重新考慮更高熱效率的散熱器設(shè)計方法。

經(jīng)典的換熱器設(shè)計方法主要涉及的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括：基板厚度、翅片數(shù)量、翅片厚度、翅片間距、翅片高度。然后優(yōu)化這些參數(shù)以滿足傳熱、重量和成本的約束。而如果使用3D打印技術(shù)來制造換熱器，將不再受這些條件的約束。

除了上述的幾個應(yīng)用領(lǐng)域和案例之外，金屬3D打印還在藝術(shù)品、光柵、汽車等領(lǐng)域都有應(yīng)用。