材料掣肘3D打印發展
“材料瓶頸已經成為限制3D打印發展的首要問題。因為未來3D打印的真正發展將在高端領域即工業應用，而目前高端打印材料的發展尚無法滿足3D打印技術發展的需要。”浙江省釬焊材料與技術重點實驗室副主任、浙江亞通焊材有限公司高級工程師劉平在接受《企業觀察報》記者采訪時表示。
隨著3D打印越來越受到人們的關注，相關問題也隨之浮出水面。專家表示，要冷靜看待3D產業，防止一窩蜂涌入，從而步光伏產業的后塵。
材料種類少、問題多
3D打印主要由設備、軟件、材料三部分組成，其中材料是不可或缺的環節。“而現在業界主要研究的是設備和軟件，對材料研究還不夠重視。”劉平說。
理論上來說，所有的材料都可以用于3D打印，但目前主要以石膏、光敏樹脂、塑料為主，這很難滿足大眾用戶的需求。
工業級的3D 打印材料更是十分有限，目前適用的金屬材料只有10 余種，而且只有專用的金屬粉末材料才能滿足金屬零件的打印需要。
需要用到金屬粉末材料的3D打印為工業級打印機，即選擇性激光燒結(SLS)和選擇性激光熔化(SLM)技術。
“目前在工業級打印材料方面存在的問題主要是，第一，可適用的材料成熟度跟不上3D市場的發展;第二，打印流暢性不足;第三，材料強度不夠;第四，材料對人體的安全性與對環境的友好性的矛盾;第五是材料標準化及系列化規范的制定。
3D打印對粉末材料的粒度分布、松裝密度、氧含量、流動性等性能要求很高。但目前還沒有形成一個行業性的標準，因此在材料特性的選擇上前期要花很長的時間。”劉平說。
價格高、研發難度大
根據不同的用途，金屬材料制備的工件要求強度高、耐腐蝕、耐高溫、比重小、具有良好的可燒結性等。同時，還要求材料無毒、環保;性能要穩定，能夠滿足打印機持續可靠運行。功能應該是越來越豐富，例如現在已對部分材料提出了導電、水溶、耐磨等要求。
另外，還有最重要的是經濟性要好，簡單說就是成本低，客戶用得起。否則，很難在市場上大規模推廣及應用。
原材料價格降低的的途徑只能是關鍵技術的突破，但這難度比較大，在一些特殊領域要求非常高。比如在醫學應用領域要做到無毒無害的同時還要做到生物相容性等，技術要求非常復雜，金屬粉末的制備技術，即獨特的霧化工藝和霧化制粉設備也都是難點。沒有大量的研發攻關很難解決。
亞通公司在打印材料領域研發中已經經歷了十多年時間，在霧化設備的國產化、獨特的霧化工藝、霧化噴嘴設計的技術上都取得了一些關鍵性成果。
信息不對稱、市場認可度低
“近年來，客戶需求也在不斷變化，要求越來越精細化，對材料的成分、工藝性、雜質含量等都要求更高。”劉平表示。
亞通焊材是國內釬焊材料行業的核心企業之一，特別在粉體的制備技術上擁有獨特的優勢，多年擔任著中國電子材料協會副理事長單位，中國標準化技術委員會釬焊分會委員單位，也是多項國家標準的主要起草單位，擁有十多項國家發明專利。但是產品如何被市場認可和接受仍然是個大問題。
“主要是對國產材料的技術含量和水平不夠信任。”劉平說在接觸過程中了解到，企業普遍擔心進口的國外機器比較貴，怕用國產材料損壞機器。關于這一點，劉平認為還是信息結構不對稱造成的。目前國產高端材料在一定的領域已經取得了相當的成績。殲-15總設計師孫聰在兩會期間透露，鈦合金和M100鋼的3D打印技術，已被廣泛用于殲-15 的主承力部分，包括整個前起落架。
需求促使企業轉型
“國內的材料行業競爭激烈，利潤薄，單純地拼價格已經沒有多大意義，因此，我們也面臨著轉型升級的挑戰，必須采用高新技術占領市場。”劉平說。
3D打印材料中以金屬粉末應用市場最為廣闊。因此，直接用金屬粉末燒結成型三維零件是快速成形制造最終目標之一。由于各種金屬材料的化學成分、物理性質不同，因此成型的機理也各具特征，對金屬粉末的性能要求也更為嚴苛。
目前僅德國的EOS公司能生產出有限的幾種金屬粉末，如：不銹鋼粉、鋁硅粉、鈦合金粉，但價格是傳統粉體的10-20 倍。“因此，這對于我們公司制粉研發部門來說正是一個契機，也是公司完成轉型升級的一個先機。目前需要加強開展對現有材料的快速成形性相關研究，以滿足快速成形技術的工業化需求。”劉平告訴記者。
“我們不可能永遠用國外的設備，隨著我國高端制造業的升級發展，國產化將會成為趨勢。隨之帶來的首要變化必將是材料企業向技術含量更高，產品附加值更高的水平發展。”劉平顯然信心十足，“而隨著3D打印技術的成熟，金屬材料的形態可能會越來越豐富，如粉狀，絲狀，帶狀。金屬材料將在生物醫學、航空航天等領域具有廣闊的應用前景和生命力。”
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