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预测:贵金属3D打印将拉动20亿美金全球市场

时间:2018-03-30 来源:3D科学谷
摘  要:
行业分析公司SmarTech Publishing发布了一份新报告,对当前贵金属增材制造(AM)市场进行了调查。 SmarTech预计,增材制造中贵金属合金的整体市场将成为金属3D打印不可忽略的部分,到2028年贵金属材料大约可达到2.5亿美元的全球销量,包括材料在内的产品收入可达到近20亿美金)。
关键词: 3D打印 
  行业分析公司SmarTech Publishing发布了一份新报告,对当前贵金属增材制造(AM)市场进行了调查。 SmarTech预计,增材制造中贵金属合金的整体市场将成为金属3D打印不可忽略的部分,到2028年贵金属材料大约可达到2.5亿美元的全球销量,包括材料在内的产品收入可达到近20亿美金)。   增材制造在小批量、高端、高性能零件生产中的渗透是在全球制造中使用增材制造技术的自然演变。贵金属的一大特点是高附加值,而高附加值特别是在珠宝和航空航天领域的产品体现最为强烈,这也是贵金属与3D打印结合的一大契合点。   贵金属包括金、铂金、银、钯金、钛和其他稀有金属,SmarTech的分析主要集中在珠宝、牙科、航空航天和电子等主要工业领域,这些领域正在推动采用贵金属来实现高性能产品的应用。   3D打印贵重金属主要用于完成非常复杂的几何形状,直接金属3D打印可以用来制作不能通过传统技术制作的首饰:例如,对于两个隔行环,必须提供两个独立的部件,然后组装。而通过3D打印技术,所有的环节和连接点都是一次性3D打印出来的。SmarTech的市场研究报告显示,直接3D打印贵金属首饰虽然目前的市场采用度不高,但具有很大的潜力前景。   黄金   中国是世界上首饰生产第一大国,随着中国中产阶级和高收入阶层的崛起以及对美感的觉醒与追求,首饰在中国的销量呈逐年爆发趋势。达到年销量数千亿的规模。   目前国际上不乏将3D打印贵金属首饰商业化的案例。其中,法国Comité Francéclat于2017年发布了直接3D打印的黄金首饰拉开了商业化的序幕。   Comité Francéclat打印的首饰由2000层逐层扫描完成的。黄金粉末的直径为15微米,经过了12小时的3D打印过程,并使用了3.5公斤的金粉。在这方面,Francéclat强调,由于3D打印,材料的损失减少到最小。当然3D打印并不是一步到位的,后期还包括许多人工处理过程,包括抛光过程。   3D打印黄金方面,英国贵金属产品供应商Cooksongold公司已通过EOS的M80金属3D打印设备,在黄金和银3D打印材料和工艺方面取得了突破,并在此基础上推出了Precious M080 3D打印设备,专用于贵金属首饰的直接3D打印领域。   EOS的Precious M 080的激光烧结设备来直接3D打印贵金属首饰,普通的激光烧结机往往会产生很多空隙,甚至有些地方粉末不被熔化而流失掉。对于金粉这样的昂贵材料来说,避免材料浪费相当重要,Precious M 080的优势在于充分熔化金属粉。软件方面,通过跟软件公司Delcam合作,还开发了一款专门针对3D打印而对珠宝设计进行渲染的软件工具。   此外,德国贵金属和金属化学研究所也在贵金属的直接3D打印领域取得了进展。由于黄金和银合金具有高反射率和高导热性,这些特点增加了SLM 3D打印工艺的挑战。为了改善黄金的3D打印质量,研究人员在黄金材料中添加了其他金属材料,如:铁(Fe)和锗(Ge),添加的金属合金需具备合适的硬度,同时在混合后不会明显改变黄金的颜色。通过多次尝试,研究人员发现Ge001和Fe003最适合用于SLM 3D打印工艺,当Fe和Ge粉末被氧化时,这些组合能让黄金合金反射更少的光。   德国贵金属和金属化学研究所研发贵金属3D打印材料和工艺时使用的设备是Concept Laser公司的MLab R Laser CUSING 3D打印机。在研究过程中,研究人员针对每种不同的材料配方,测试调整出不同的打印参数,并最终总结了黄金合金的最佳打印参数,如最佳粉末尺寸为5-30μm,理想的激光速度为200-450 mm / s,通过热处理使孔隙率由3-4%下降到0.7%等。   银   银固有的高反射率使得它不适合用于SLS(即选择性激光烧结)打印。这样会使得在熔融的时候只有很少的光被吸收,不过这一点,可以通过“重制”以削弱其反射特性。 这个问题目前已经被Cookson贵金属公司(英国)解决,他们的工匠把银与一种粘合剂混合在一起,从而有效地降低了其反射率。   铂金   其他贵金属方面,在不少人看来,铂金的应用范围似乎仅限于装饰品,并且只添加在极端稀有和珍贵的珠宝中。但实际上,铂金的应用范围远不止珠宝饰品行业,在石油天然气、电子、医药、航空航天等领域,铂金都占有一席之地。   早在2016年末,南非的一些科研单位(包括:中央理工大学、西北大学和瓦尔河技术大学3高校,以及铂金生产厂家Lonmin)首度使用3D打印机制作出了铂环,但铸模效果并不理想。他们通过此后的反复研究,调整到打印机的参数设置,并且变更了铂粉添加频率。铂金是目前已致密度最高的金属之一,具有极端耐腐蚀性能,同时兼具高度柔韧性。这些开发人员敏锐地意识到,倘若能够在制造业中高效添加铂金,它的效能有望发挥到极致。   随着铂金在3D打印领域的成功应用,未来包括医用植入材料和高性能电路板生产在内的众多行业将纷纷使用这一技术。   钛合金   而在面向中端消费者的市场,不仅仅是像黄金、银、铂金这些贵金属,根据3D科学谷的观察,包括钛合金的3D打印也逐渐引起了设计师与制造商的兴趣。在国内,像极致盛放与铂力特合作的钛合金3D打印系列作品。借助金属3D打印技术和三维设计,设计师将优雅纤细的结构与现代设计的外形巧妙融合,突破了很多传统工艺完全无法展现的美感。
关键词:3D打印 
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