近年来,金属3D打印技术因能制造复杂结构件而备受青睐,但生产效率与成本一直是制约其大规模工业应用的瓶颈。
2025年下半年,从中国到欧洲的多个研究团队和企业宣布了一系列突破性进展,通过创新性的光束整形、多材料打印和智能算法,将金属3D打印效率提升了50%至600%,同时显著降低了成本和能耗。
光束整形开启双光革命
中航迈特在深圳国际3D打印展上首发的光束整形-环形光技术,打破了传统高斯光单一光斑的限制,实现了高斯光与环形光双光协同打印。
高斯光能量集中在中心,适用于精细结构;环形光则能量均匀分布在边缘,形如“甜甜圈”,能有效减少飞溅与气孔,特别适合大层厚、高功率打印场景。
这种技术创新使得一台设备同时具备“高速熔化”和“精密雕刻”两种模式,打印效率提升100%以上,大幅拓宽了打印工艺窗口与应用边界。
旋转平台重塑多材料打印
苏黎世联邦理工学院的学生团队开发了一种新型激光粉末床熔合设备,采用旋转平台设计,可沿着圆形刀具路径打印圆形部件,并能同时加工多种金属。
这套系统的核心创新在于实现了粉末沉积和熔合过程同步进行,消除了传统设备在每层粉末熔化后重新添加粉末的工艺停滞时间,使制造时间缩短了三分之二以上。
该技术特别适合制造火箭喷嘴、涡轮机械等航空航天领域的圆柱形部件,为多材料金属打印开辟了新的可能性。
人工智能优化打印过程
欧盟资助的InShaPe项目取得了更为惊人的效率提升,通过AI驱动的光束整形与多光谱成像技术相结合,将金属3D打印的生产效率提升了6倍(620%),同时将制造成本削减50%。
项目用环形光束替代传统高斯光束,并根据每个部件的几何形状和材料特性进行精确调整,创造了更稳定的熔池环境,大幅减少了裂纹、飞溅等缺陷。
多光谱成像系统能够捕捉不同波长的热信号,对熔池状态进行实时监控,在工艺问题出现的第一时间就能识别和定位,立即触发纠正措施。
后处理技术突破瓶颈
金属3D打印的“最后一公里”难题——打印完成后的基板分离工序也得到了有效解决。无锡达芬奇新材料有限公司推出的钨丝环线切割技术,使切割效率提升超过30倍。
传统电火花线切割需要26小时完成的任务,新技术仅需0.75小时(45分钟)就能完成,极大释放了产能瓶颈,解决了3D打印“高速打印、低速分离”的矛盾。
工业应用遍地开花
这些效率提升技术已在多个工业领域得到验证。倍丰智能已部署百余台3C专用金属3D打印机,其SP430设备标配8个激光器,可选配16激光,单个手机中框打印时间低至15分钟。
在航空航天领域,NASA推出的GRX-810高温合金已实现量产,这种专为3D打印设计的材料能耐受超过1093°C的极端高温环境,在2000°F下可持续工作长达一年。
欧盟InShaPe项目在五个工业应用场景测试了新技术,包括航空航天叶轮、燃气轮机部件、能源领域燃烧室组件等,均取得了显著的效果提升。
金属3D打印技术正从实验室快速走向产业化,从航空航天到消费电子,从医疗器械到汽车制造,效率提升的关键突破让这项技术不再是原型制作的专属工具,而成为规模化生产的可行选择。
随着新技术的不断成熟和应用场景的拓展,金属3D打印有望在更多领域取代传统制造工艺,为制造业带来前所未有的灵活性和创新可能性。