金属 3D 打印材料

钢

钢是 3D 打印中最常用的金属。其卓越的材料特性、多功能性以及在精密制造中的广泛应用，使 3D 打印钢成为制造高质量零件的绝佳选择。大多数类型的钢都可以打印，但最常用的两种类型是不锈钢和工具钢——传统上更昂贵且难以制造的金属。

正面属性：

• 出色的强度和刚度
• 多种材料特性
• 可热处理。

不锈钢 由于铬含量高（至少 12%，通常高达 18%），它们是坚固、坚硬的钢，具有出色的耐腐蚀性。通常印刷两种不锈钢：奥氏体和马氏体。

• 奥氏体不锈钢 是最常见的不锈钢类型，具有耐腐蚀性，可以机加工和焊接，但不能进行热处理。 316L 是常见的 3D 打印不锈钢，以其卓越的耐腐蚀性而闻名。
• 马氏体不锈钢 钢 比奥氏体钢硬得多，但更脆，耐腐蚀性较差。 17-4 小时 是一种马氏体不锈钢，可以进行热处理以适应各种材料特性，并在整个制造过程中广泛使用。

工具钢 以其核心应用而命名 - 所有品种的工具。它们含有碳化物，这是一种极其坚硬的化合物，对其切割、研磨、冲压、成型或成型的能力至关重要。一般来说，它们非常坚硬、耐磨，而且很多都可以在高温下使用。金属3D打印最常用的三种类型是A系列、D系列和H系列工具钢。

• A 系列 工具钢是一种很好的通用、可加工工具钢，可以平衡耐磨性和韧性。 A系列共有八种品种，其中最常见的是A2 工具钢。它是一种用途广泛的冷作工具钢，通常用于制造冲头和模具，以及各种其他应用。
• D 系列 工具钢针对耐磨性和硬度进行了优化。它们不是特别坚固，仅用于冷加工应用。 D 系列中最常见的品种是 D2 钢，一种冷作工具钢，用于各种切削工具，从刀片到工业切削工具和刀具。
• H 系列 工具钢在高温（或循环）温度下切割和成型材料。 H13 是最常见的 3D 打印热作工具钢。它结合了出色的 3D 打印金属强度、韧性、耐磨性和耐热性，使其成为一种良好的通用工具钢，并针对高温进行了优化。

高温合金

3D 金属打印技术的与众不同之处在于能够以相对较低的成本制造高价值的合金。 3D 打印通常难以加工且成本高昂，但与减法方法相比，3D 打印使公司能够以更经济的方式生产高性能零件。高温合金在恶劣的环境中茁壮成长 - 高温、腐蚀性化学品或两者兼而有之的地方。尽管有许多可印刷的高温合金，但最常见的两个组是 Inconel 和 Cobalt Chrome。

正面属性：

• 优异的机械性能
• 耐热
• 良好的表面稳定性
• 耐腐蚀
• 生物相容性（仅限钴铬合金）

铬镍铁合金
最常见的专有镍合金组是Inconel。这种极其坚固、坚韧且耐腐蚀的材料用于涡轮机、发动机密封件和
火箭。 3D 打印 Inconel 中最常用的两种配方是更强、更坚韧的 Inconel 718 和更耐热的 Inconel 625 .两者的传统加工成本都很高
，这使得 3D 打印成为一种经济高效的替代方案。

钴铬
这种高温合金以其生物相容性、高强度重量比和耐腐蚀性而闻名；它本质上是更高等级、更密集、更昂贵的钛版本。与 Inconel 一样，它用于涡轮机和其他恶劣环境，但也可用于 Inconel 不适合的医疗应用，包括整形外科和牙科植入物。

钛

虽然不是常规制造中使用的常见材料，但钛的强度重量比和高成本（材料成本和加工成本）使其成为 3D 打印的绝佳选择。钛通常以两种不同的方式印刷：钛合金和纯钛（称为 CP Ti）。

正面属性：

• 强度重量比
• 耐热
• 耐化学性
• 生物相容性（取决于工艺和合金）

钛合金
钛与其他金属形成合金时可达到最佳机械性能。最常见的钛合金是Ti64 (Ti-6Al-4V) — 一种比 17-4 PH 不锈钢更坚固且密度低 40% 的材料。它在腐蚀性和高温环境中表现出色。这些特性使其成为重视高强度重量比的行业（如飞机和高性能车辆）的首选。

商业纯钛 (CP Ti)

纯钛不如大多数钛合金坚固，但具有高度的生物相容性。它用于骨科插入物和类似的医疗应用。

铜

铜在 3D 可打印金属材料中具有完全独特的价值——它用于导热和导电，而不是其机械性能。金属 3D 打印使工程师能够以低得多的成本创建几何优化的铜部件，如散热器、焊接臂和汇流条。今天只有少数系统能够打印任何版本的铜。铜可以以其纯形式或更常见的合金形式印刷。

正面属性：

• 导电
• 导热
• 耐腐蚀
• 韧性

纯铜
纯铜在任何铜合金中具有最佳的导热性和导电性，
使其成为首选。然而，由于其高导电性和高激光
反射率，铜与标准的基于激光的系统不兼容。纯
铜仅适用于结合粉末挤出机。

合金铜
合金铜通常含有 1-2% 的合金元素，这使得它
可以在一些粉末床融合机上打印。这些合金虽然仍然相对
导电，但与纯铜相比是次等选择。可印刷合金
铜的一个例子是C18150 , 一种含铬和锌的合金。

铝

铝虽然用于一些金属 3D 打印机，但在 3D 打印中的使用量远低于传统制造工艺。它在 3D 打印金属部件中的稀缺性是由于两个因素：低可打印性和传统制造成本相对较低。因此，使用铝的 3D 打印金属零件的潜在投资回报率或金属 3D 打印机的价格并不总是有利于打印。大多数常见的铝合金（如 6061 和 7075）都没有印刷。相反，打印铝的粉末床融合机器通常打印更柔软的铸造级铝。这些铸造级合金的硅含量高达 12%（按重量计），机械性能较差。

正面属性：

• 重量轻
• 耐用
• 韧性

铝在 3D 打印中的替代品

由于打印的价值相对较低，尚不清楚何时会在 3D 打印中变得司空见惯。在那之前，钛和钢在使用开孔填充物打印时提供相似的强度重量比，而连续复合 3D 打印机可以生产铝强度部件，成本只是其中的一小部分。

对 3D 打印铝部件感兴趣的组织应考虑使用 Markforged 碳纤维 3D 打印进行增材制造——它可以创建强度相当于 6061-T6 铝的部件，同时提供增强的材料特性，如刚度、抗冲击性、耐热性和耐用性。此外，与 6061 铝相比，增强型碳纤维制造提供了显着提高的强度重量比，这对于航空航天和汽车等行业的某些高性能应用至关重要。

免费金属 3D 打印资源

• 金属3D打印基础
• 电子书：金属 FFF 应用和案例示例
• Metal FFF综合指南