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中國制造業各個環節對3D打印技術的認識還存在很多不足。從實際發展情況來看,截至目前3D打印并沒有實現成熟的產業化,從設備到產品再到服務仍停留在“高級玩具”階段。但是,國內從政府到企業,普遍認可3D打印技術的發展前景,政府和社會普遍關注未來3D打印金屬霧化制粉設備技術將對我國現有的生產、經濟、制造模式等造成的影響。
根據調研數據,目前,我國對3D打印技術的需求并非集中在設備上,而是體現在對3D打印用耗材種類多樣性和對代理加工服務的需求上。工業客戶是我國采購3D打印設備的主力軍,他們所購買的設備主要用于航空、航天、電子產品、交通工具、設計、、文化創意等行業。目前,3D打印機在中國企業的裝機量約500臺,年增速為60%左右。即使這樣,目前的市場規模也僅為1億元/年左右。而3D打印用材料的研發和生產潛在需求規模已近10億元/年,隨著設備工藝的普及和進步,規模還將迅速增長;同時3D打印相關委托加工服務非?;鸨?,多家代理3D打印設備的公司對激光燒結工藝和設備應用已非常成熟,可對外進行加工服務,由于單臺設備價格一般在500萬元以上,市場接受度不高,但代理加工服務卻非?;鸨?。
我國3D打印金屬霧化制粉設備用材料大都由快速成型廠家直接提供,尚未實現第三方供應通用材料的模式,導致材料的成本非常高。同時,國內尚無針對專用于3D打印的粉末制備研究,對粒度分布、氧含量要求嚴格,有些單位采用常規的噴涂粉末替代使用,存在著很多的不適用性。
研發和生產通用性更強的材料是技術提升的關鍵。解決好材料的性能和成本問題,將更好地推動我國的快速成型技術的發展。目前,我國3D打印快速成型技術使用的材料大多需從國外進口,或設備廠家自己投入巨大精力和經費研制,價格昂貴,致使生產成本提高,而國內該機器使用的材料其強度、精度都較低。3D打印材料國產化已勢在必行。
需要低氧含量、細粒徑、高球形度的鈦及鈦合金粉末或鎳基、鈷基高溫合金粉末,粉末粒度以-500目為主,氧含量宜低于0.1%,且粒徑均勻,目前高端的合金粉末和制造設備還主要依靠進口。而國外常將原材料與設備捆綁銷售,賺取大量的利潤。以鎳基粉末為例,原材料成本約200元/kg,國產產品售價一般為300~400元/kg,而進口粉末售價常在800元/kg以上。
如粉末成分、夾雜、物理性能對3D打印金屬霧化制粉設備相關技術的影響及適應性。因此針對低氧含量、細粒徑粉末的使用要求,尚需開展鈦及鈦合金粉末成分設計、細粒徑粉末氣霧化制粉技術、粉末特性對制品性能的影響等研究工作。國內受制粉技術所限,目前細粒徑粉末制備困難,粉末收得率低、氧及其他雜質含量高等,在使用過程中易出現粉末熔化狀態不均勻,導致制品中氧化物夾雜含量高、致密性差、強度低、結構不均勻等問題,國內合金粉末存在的主要問題集中在產品質量和批次穩定性等方面,包括:①粉末成分的穩定性(夾雜數量、成分均勻性);②粉末物理性能的穩定性(粒度分布、粉末形貌、流動性、松裝比等);③成品率問題(窄粒度段粉末成品率低)等。