2021年2月8日，全球領(lǐng)先的金屬增材制造供應(yīng)商美國(guó)西亞基公司（Sciaky）宣布，其在2020年采用電子束增材制造技術(shù)沉積的鈦合金總量達(dá)到5443公斤，并超過(guò)了此前歷年數(shù)據(jù)。即便處在疫情期間，美國(guó)的高端制造業(yè)似乎并未受到嚴(yán)重影響，無(wú)論汽車(chē)制造還是火箭試車(chē)與發(fā)射，都在照常進(jìn)行。

　　Sciaky的電子束增材制造金屬3D打印解決方案是一種基于絲材的定向能量沉積工藝（EBAM）西亞基的絕大多數(shù)鈦合金沉積制造都與零件生產(chǎn)有關(guān)，這些零件多用于已經(jīng)過(guò)認(rèn)證的航空航天和國(guó)防應(yīng)用，以及用于研發(fā)的各種鈦合金原型。此類(lèi)項(xiàng)目因簽有保密協(xié)議而不會(huì)向外界公布細(xì)節(jié)。

　　電子束增材制造減少了與傳統(tǒng)制造（即鍛造和鑄造）相關(guān)的時(shí)間和成本。西亞基的EBAM 300打印機(jī)曾在48小時(shí)內(nèi)以約6.8公斤/小時(shí)的速度生產(chǎn)了一個(gè)3米長(zhǎng)的鈦飛機(jī)結(jié)構(gòu)；通常，使用該工藝可以在2天內(nèi)完成以前需要6-12個(gè)月才能完成的鍛件。相對(duì)于其他金屬增材制造工藝，EBAM根據(jù)材料和零件特征的不同，每小時(shí)可沉積3.18-11.34公斤材料，速率高出近十倍。簡(jiǎn)單地說(shuō)，EBAM技術(shù)為零件尺寸和質(zhì)量提供了真正的可擴(kuò)展性，并在一定應(yīng)用范圍內(nèi)是最具成本效益的工業(yè)金屬3D打印工藝。

　　西亞基的電子束沉積工藝可以打印鈦、鉭、鎢、銅、鋁、不銹鋼以及高溫合金等材料。在許多情況下，金屬焊絲原料比粉末原料便宜50％甚至更多，而且更安全、更易于存儲(chǔ)。其最大可以打印5.79 x 1.22 x 1.22 m的零件或結(jié)構(gòu)，或者制造直徑最為2.44 m的圓形零件。獲得專(zhuān)利的IRISS閉環(huán)控制技術(shù)，提供了對(duì)零件幾何形狀和材料成分的極高控制，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化和自適應(yīng)實(shí)時(shí)過(guò)程控制、自動(dòng)過(guò)程變量采集和記錄，進(jìn)而保證零件一致的組織和力學(xué)性能。

　　在3D打印技術(shù)領(lǐng)域，一家公司能夠在一年內(nèi)消耗5.4噸鈦合金材料，但這絕不能僅僅歸因于設(shè)備的高吞吐量，更重要的是其擁有的訂單數(shù)量。據(jù)西亞基吐露，其目前擁有五臺(tái)大幅面3D打印機(jī)，同時(shí)有來(lái)自航空航天和國(guó)防客戶(hù)的大筆訂單。因簽有保密協(xié)議而無(wú)法獲知項(xiàng)目詳細(xì)信息，但通過(guò)其此前的合作的客戶(hù)情況。

　　2014年，西亞基向洛克希德?馬丁公司制造了空間系統(tǒng)的關(guān)鍵半球形罐組件；2016年，西亞基向空客交付了大型工業(yè)級(jí)金屬3D打印機(jī)，在這之前，該公司已經(jīng)為空客制造了飛機(jī)機(jī)翼的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；2017年，西亞基宣布將為國(guó)際潛艇工程（ISE）AUV潛艇生產(chǎn)金屬3D打印部件；2020年，西亞基宣布獲得了12個(gè)新的航空航天項(xiàng)目，涉及從高級(jí)研發(fā)到原型制造以及最終零件生產(chǎn)制造。目前，西亞基公司的EBAM技術(shù)是唯一獲得批準(zhǔn)的陸、海、空和太空應(yīng)用的工業(yè)金屬3D打印解決方案。

　　在其他領(lǐng)域，該公司也已針對(duì)密集型軍事應(yīng)用進(jìn)行了驗(yàn)證，例如3D打印機(jī)身、起落架以及導(dǎo)彈和車(chē)輛零件等。但總的來(lái)說(shuō)，對(duì)于大型金屬3D打印技術(shù)來(lái)說(shuō)，航空航天和國(guó)防是其最重要的應(yīng)用領(lǐng)域。

　　鈦合金3D打印需求正在強(qiáng)勁增長(zhǎng)

　　增材制造鈦合金試件的靜力性能接近甚至超過(guò)了鍛件標(biāo)準(zhǔn)，其抗拉強(qiáng)度可達(dá)1200Mpa。相比傳統(tǒng)切削加工，3D打印在鈦合金成型方面也表現(xiàn)出易加工、浪費(fèi)少的特點(diǎn)，同時(shí)能夠滿(mǎn)足小批量、個(gè)性化和快速設(shè)計(jì)響應(yīng)需求；此外，3D打印還為鈦合金材料輕量化、構(gòu)型設(shè)計(jì)、集成化快速設(shè)計(jì)制造提供了新的思路。

　　基于優(yōu)異的綜合性能和較高的技術(shù)成熟度，增材制造鈦合金( 如 TC4、TC11、TiAl 等) 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外多型飛機(jī)的典型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件以及航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件，并表現(xiàn)出明顯的低成本、高效率等優(yōu)勢(shì)。

　　鈦合金在金屬3D打印材料市場(chǎng)中一直處于領(lǐng)先地位，根據(jù)《Market Analysis Report》，其在2019年占全球收入的65.3％，這不僅取決于用量，也取決于價(jià)格。航空航天業(yè)采用3D打印制造鈦合金原型成為促進(jìn)增長(zhǎng)的主要因素，而它在重量、強(qiáng)度和腐蝕性方面滿(mǎn)足行業(yè)要求的能力使其能夠保持可持續(xù)性的增長(zhǎng)。

　　2017-2020年，金屬3D打印材料的用量均穩(wěn)步增長(zhǎng)，鎳、鋼、鈦引領(lǐng)市場(chǎng)（來(lái)源Wohlers Report2020）在所有材料形式中，粉末材料又占據(jù)主要市場(chǎng)份額，在2019年這一數(shù)值為92.6%。得益于應(yīng)用市場(chǎng)的發(fā)力，鈦合金粉末的價(jià)格在近年來(lái)快速下降，無(wú)論國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格基本在1300-1800元/公斤，并還有進(jìn)一步下降的趨勢(shì)和空間。得益于此，鈦合金3D打印的應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸超出航空航天的應(yīng)用范圍，開(kāi)始向汽車(chē)及大工業(yè)領(lǐng)域拓展， 國(guó)產(chǎn)鈦合金3D打印粉末市場(chǎng)正在蓬勃發(fā)展。

　　但與粉末床技術(shù)相比，一部分設(shè)備制造商的注意力已經(jīng)開(kāi)始轉(zhuǎn)向基于電弧或電子束的金屬絲材增材制造技術(shù)，此類(lèi)技術(shù)制造成本更低，并且能夠突破成型尺寸的限制?！禡arket Analysis Report》預(yù)計(jì)2020年至2027年，金屬絲材增材制造市場(chǎng)的復(fù)合年增長(zhǎng)率將達(dá)到25.8％。未來(lái)幾年，該技術(shù)將出現(xiàn)明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)。