金属增材制造

3D打印又名增材制造（AM），因得天独厚的自由成形能力满足了高端装备和构件对高集成性、多功能性、轻量化、一体化的需求，被认为是制造领域的颠覆性技术。因此3D打印材料在航空航天等领域得到关注和初步应用。然而，与传统制造技术相比，3D打印制备的材料在循环载荷下的疲劳性能普遍较差，制约了其作为结构承力件的广泛应用。因此，如何提升3D打印材料与构件的疲劳性能是国内外学术界与工程界热切关注的焦点问题。

美国麻省理工学院（MIT）的研究人员开发了一种名为液态金属打印（Liquid Metal Printing，LMP）的新型增材制造技术，该技术可以快速生产大型零件，如桌腿和椅架。LMP利用熔融铝在几分钟内沉积到微小玻璃珠床上，并迅速硬化形成3D结构。这种技术的速度至少比同类金属增材制造方法快10倍，并且具有高效的金属加热和熔化程序。

美国一项新研究展示了3D打印技术在制造太空探索专用部件方面的潜力。这项技术将增材制造推向了最新的研究前沿。这将有可能推动3D打印技术在太空探索领域的应用，为未来的太空探索提供新的可能。

最近NASA和美国西南研究院(SwRI) 联合概述了关于金属增材制造技术在推进和能源系统中的应用。

基于光刻技术的金属增材制造（LMM）解决方案的领先供应商Incus公司成功完成了与欧洲航天局（ESA）、OHB System AG和Lithoz GmbH为期18个月的联合项目，以测试3D打印和零废物工作流程在月球环境中的潜力。

激光增材制造可以为定制的、形状复杂的产品制备开辟新途径，并有潜力重新定义制造业。但仍存在着合金牌号选择有限、材料性能各向异性明显、组织缺陷难控制、生产效率低和粗糙度高等诸多问题。这些问题引起了研究人员的广泛关注和研究。磁场作为一种非接触物理能量场，可对金属材料制备过程的物理变化和化学反应过程产生影响，因而被用来控制其中的变化或反应过程。

美国Snowbird技术公司宣布将在海军联盟主办的华盛顿特区海空天展（2023年4月3日至5日）上推出其首个称为雪鸟增材移动制造技术（SAMMTech）的增材制造平台。

美国海军在“巴丹（Bataan）”号两栖攻击舰上安装了首台由Meltio和哈斯自动化公司联合打造的增减材混合制造系统——Phillips Additive Hybrid。该系统配备了Meltio 3D激光金属线材沉积喷头以及Haas TM-1数控铣床（该设备已被证明能在几艘航空母舰上的浮动环境中可靠运行），能够同时提供增材制造和减材制造能力，与传统加工相比，可提高效率并减少浪费。

美国橡树岭国家实验室 (ORNL) 和劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究人员，以及来自洛斯阿拉莫斯国家实验室、国家标准与技术研究所和田纳西大学诺克斯维尔分校的合作者，正在推进百亿亿级增材制造项目 ( ExaAM )。ExaAM 寻求使用百亿亿级仿真设计具有特定位置属性和加速性能的增材制造 (AM) 组件。

美国国家标准与技术研究院（NIST）宣布授予四个项目共计370万美元的资助，旨在帮助解决当前和未来金属增材制造广泛应用的障碍。

美国IperionX公司宣布与橡树岭国家实验室（ONRL）合作开发适用于增材制造的低成本钛合金。

在早期“探路者” （Pacer Edge）计划取得成功的基础上，美国空军（USAF）和GE公司已经进入该计划第三阶段“金属增材制造探路者”。这一阶段将着力解决美国空军的“冷启动”（cold start）问题。“冷启动”的飞机发动机部件是指需要超过300天才能采购的部件。据估计，美国空军每年有超过800台发动机“冷启动”。

力拓已经在位于魁北克省Sorel-Tracy的力拓钛铁（RTFT）冶金厂成功开发并测试了用于3D打印应用的钢粉。水雾化的钢粉具有优于传统金属制造技术的机械性能，为在金属零件中使用3D打印技术的发展铺平了道路。

将尖端的3D打印技术应用于各种太空零件制造成为一种新发展趋势，包括网络卫星所需的零组件。增材制造(Additive manufacturing)或称3D打印或快速成型设计（rapid prototyping）可用于解决太空复杂设计和制造创新的方法。3D打印太空零件成为发展趋势。

美国橡树岭国家实验室使用电子束粉末床熔合技术生产出无裂纹且致密的碳化钛钼零件。碳化钛钼是一种可以承受极端温度环境的难熔金属合金。

瑞典乌普萨拉大学研究人员与石墨烯材料供应商Graphmatech公司合作，将石墨烯技术应用于铜粉中，使铜在激光增材制造中的可印刷性获得突破，显着降低了铜粉反射率，从而获得更致密的3D打印零件。

金属增材制造领域中更坚固的材料有望在一系列行业中获得更大的适用性。研究人员指出除了航空航天，高强度和高耐热合金也可以部署在各种军事应用中。此外，在将增材制造作为一种工业解决方案以及减法制造选项进行营销时，更可靠的合金效果更好。圣塔芭芭拉大学和橡树岭国家实验室的研究人员发现了一种新的抗缺陷钴镍超合金。他们的结果发表在《自然》杂志 上。

美国商务部下属的国家标准与技术研究所（NIST）提供了近400万美元的资助，帮助加快采用新的测量方法和标准，以提高美国在基于金属增材制造（AM）方面的竞争力。

ExOne公司宣布，近日与美国国防制造与加工中心（NCDMM）签署合同，旨在开发和认证将AF-9628（一种由美国空军开发的高强度钢）用于粘结剂喷射3D打印的制造工艺。

航空航天公司Boom Supersonic首次推出了XB-1飞机，其特色是由3D打印机制造商VELO3D制造的金属增材制造发动机零件。

MarketsandMarkets 最近的一份研究报告显示，2019 年，全球3D打印金属市场的估值约为 7.74 亿美元。这家研究公司预计，未来，金属增材制造市场将以 32.5% 的复合年增长率持续增长，并在 2024 年达到 31 亿美元以上。该报告指出，在这种增长背后，主要原因是航空航天、国防和汽车终端行业对3D打印金属的需求不断增加，以及3D打印技术在降低制造成本和缩短交货时间等方面所体现的优势。