[VIP第1年] 指数:3
SLM是目前应用广的金属3D打印技术，其主要是通过高能激光束（功率通常为200-1000W）逐层熔化金属粉末，形成致密实体。工艺参数如激光功率、扫描速度和层厚（通常20-50μm）需精确匹配：功率过低导致未熔合缺陷，过高则引发飞溅和变形。为提高效率，多激光系统（如四激光同步扫描）被用于大尺寸零件制造。SLM适合复杂薄壁结构，例如航空航天领域的燃油喷嘴，传统工艺需20个部件组装，SLM可一体成型，减少焊缝并提升耐压性。然而，残余应力控制仍是难点，需通过基板预热（比较高达500℃）和支撑结构优化缓解开裂风险。梯度金属材料的3D打印实现了单一构件不同区域力学性能的定制化分布。海南铝合金粉末
基于工业物联网（IIoT）的在线质控系统，通过多传感器融合实时监控打印过程。Keyence的激光位移传感器以0.1μm分辨率检测铺粉层厚，配合高速相机（10000fps）捕捉飞溅颗粒，数据上传至云端AI平台分析缺陷概率。GE Additive的“A.T.L.A.S”系统能在10ms内识别未熔合区域并触发激光补焊，废品率从12%降至3%。此外，声发射传感器通过监测熔池声波频谱（20-100kHz），可预测裂纹萌生，准确率达92%。欧盟“AMOS”项目要求每批次打印件生成数字孪生档案，包含2TB的工艺数据链，满足航空AS9100D标准可追溯性要求。
液态金属（镓铟锡合金）3D打印技术通过微注射成型制造可拉伸电路，导电率3×10⁶ S/m，拉伸率超200%。美国卡内基梅隆大学开发的直写式打印系统，可在弹性体基底上直接沉积液态金属导线（线宽50μm），用于柔性传感器阵列。另一突破是纳米银浆打印：烧结温度从300℃降至150℃，兼容PET基板，电阻率2.5μΩ·cm。挑战包括：① 液态金属的高表面张力需低粘度改性剂（如盐酸处理）；② 纳米银的氧化问题需惰性气体封装。韩国三星已实现5G天线金属网格的3D打印量产，成本降低40%。
NASA“Artemis”计划拟在月球建立3D打印基地，将要利用月壤提取的钛、铝粉制造居住舱，抗辐射性能较地球材料提升5倍。火星原位资源利用（ISRU）中，在赤铁矿提取的铁粉可通过微波烧结制造工具，减少地球补给依赖。深空探测器将搭载电子束打印机，利用小行星金属资源实时修复船体。技术障碍包括：① 宇宙射线引发的粉末带电；② 微重力铺粉精度控制；③ 极端温差（-150℃至+200℃）下的材料稳定性。预计2040年实现地外全流程金属制造。贵金属粉末（如银、金）在珠宝3D打印中实现微米级精度，能快速成型传统工艺难以加工的镂空贵金属饰品。
高密度钨合金粉末因其熔点高达3422℃和优异的辐射屏蔽性能，被用于核反应堆部件和航天器推进系统。通过电子束熔融（EBM）技术，可制造厚度0.2mm的复杂钨结构，相对密度达98%。但打印过程中易因热应力开裂，需采用梯度预热（800-1200℃）和层间退火工艺。新研究通过添加1% Re元素，将抗热震性能提升至1500℃急冷循环50次无裂纹。全球钨粉年产能约8万吨，但适用于3D打印的球形粉末（粒径20-50μm）占比不足5%，主要依赖等离子旋转电极雾化（PREP）技术生产。选择性激光熔化（SLM）技术通过逐层熔融金属粉末，可制造复杂几何结构的金属零件。衢州高温合金粉末合作
铜合金粉末凭借其高导电性和导热性，被用于打印定制化散热器、电磁屏蔽件及电力传输组件。海南铝合金粉末
通过纳米包覆或机械融合，金属粉末可复合陶瓷/聚合物提升性能。例如，铝粉表面包覆10nm碳化硅，SLM成型后抗拉强度从300MPa增至450MPa，耐磨性提高3倍。铜-石墨烯复合粉末（石墨烯含量0.5wt%）打印的散热器，热导率从400W/mK升至580W/mK。德国Nanoval公司的复合粉末制备技术，利用高速气流将纳米颗粒嵌入基体粉末，混合均匀度达99%，已用于航天器轴承部件。但纳米添加易导致激光反射率变化，需重新优化能量密度（如铜-石墨烯粉的激光功率需提高20%）。
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