增材制造(AM)，也被稱為3D打印，正以每年20%左右的速度快速增長。然而，直到現(xiàn)在，仍僅少量牌號的不銹鋼可以作為粉末使用，當(dāng)工程師進(jìn)行3D打印時(shí)，可選擇性極少。這也形成了粉末市場的缺口，奧托昆普正在研發(fā)更多牌號的不銹鋼粉末來填補(bǔ)這一缺口。

3D打印幫助工程師在不借助特殊工具的情況下，就可以單獨(dú)或小批量的快速生產(chǎn)組件。在處理金屬時(shí)，3D打印機(jī)將金屬粉末進(jìn)行沉積，形成薄層，并用激光將它們?nèi)诤显谝黄?，從而形成組件。在這項(xiàng)技術(shù)中，可以使用任意牌號的金屬合金粉末，而不銹鋼和鎳合金因其良好的耐腐蝕性和機(jī)械性能，是最具吸引力的選擇。

奧托昆普金屬粉末的銷售研發(fā)工程師Andoni Sanchez-Valverde Erice表示: “對于高度復(fù)雜的定制產(chǎn)品，使用傳統(tǒng)的制作技術(shù)很難完成，或者成本很高，對于這些，以粉末為原料的3D打印提供了更多的可能性?！?/span>

“然而，針對不同的應(yīng)用，需要的合金牌號也不同，增材制造商需要選擇相應(yīng)牌號的金屬粉末。改變合金元素的種類和數(shù)量，如鉻和鎳，就會制造出不同牌號的不銹鋼。這也為可能含有腐蝕性鹽、酸、堿、氯化物或復(fù)雜生物化學(xué)物質(zhì)的環(huán)境提供了選擇的靈活性。

“通過將合金牌號與使用環(huán)境相匹配，工程師可以為航空航天，醫(yī)療保健，石油和天然氣以及汽車等行業(yè)創(chuàng)造出耐用且具有韌性的組件。

“我們相信這將為生產(chǎn)高性能部件創(chuàng)造新的機(jī)會。因此，我們預(yù)計(jì)到2027年，不銹鋼將成為增材制造行業(yè)最常用的原料。

奧托昆普Krefeld粉末生產(chǎn)工廠

“奧托昆普于2023年3月開始在德國Krefeld的霧化工廠生產(chǎn)不銹鋼粉末。Krefeld工廠緊鄰?qiáng)W托昆普的軋鋼廠，不僅方便從軋鋼廠獲取廢料，為3D打印機(jī)生產(chǎn)高質(zhì)量的不銹鋼粉末，并最大限度地減少了運(yùn)輸排放，以支持我們的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)?！?/span>

“我們可以使用軋鋼廠正在加工的各種牌號的不銹鋼，或者從其他地方采購高質(zhì)量的廢料來生產(chǎn)各種不銹鋼和鎳合金粉末。這為增材制造商提供了更廣泛的合金選擇，幫助制造出適用于苛刻應(yīng)用的3D打印部件。”

粉末的質(zhì)量與適用的鋼種同樣重要。為了獲得最佳的效果，3D打印機(jī)需要使用規(guī)則球形顆粒組成的粉末。這不僅確保了粉末良好流動性，同時(shí)減少了每層粉末之間的縫隙，這往往是組件腐蝕或疲勞的開始。

通過對質(zhì)量的把控，奧托昆普生產(chǎn)的粉末純度高達(dá)99.9%。其結(jié)果是，3D打印的部件具有一致的性能，如抗拉強(qiáng)度和完善的表面質(zhì)量。這意味著后期的處理工作較為簡單，如熱處理，熱等靜壓或拋光。

“由于我們專注于各種品質(zhì)的合金，我們的粉末可以被制成各種高性能的部件，如石油和天然氣中的熱交換器、航空航天或汽車領(lǐng)域的排氣系統(tǒng)，再或者，它們可以為醫(yī)學(xué)上的特需患者制作手術(shù)髖關(guān)節(jié)或膝關(guān)節(jié)的植入物?！?/span>

“我們希望粉末工廠不僅僅是制造金屬粉末，同時(shí)關(guān)注于更廣泛的不銹鋼增材制造生態(tài)系統(tǒng)，可以幫助客戶指定，設(shè)計(jì)和制造打印組件?！?/span>

“金屬粉末有兩類潛在的客戶。第一類是已經(jīng)在使用不銹鋼，但尚未接觸到增材制造的公司。第二類是具有增材制造經(jīng)驗(yàn)，但希望使用高合金不銹鋼牌號，并追求可持續(xù)發(fā)展的公司?！?/span>

3D打印的可持續(xù)發(fā)展

奧托昆普目前參與了兩個(gè)與3D打印可持續(xù)發(fā)展相關(guān)的項(xiàng)目。一是研發(fā)了第一個(gè)商業(yè)用途的馬氏體不銹鋼粉末，它提供的高強(qiáng)度和硬度，幫助部件實(shí)現(xiàn)輕量化生產(chǎn)，確保了特殊應(yīng)用的長壽命。輕量化的好處是，零件的重量越輕，它們在使用壽命期間所需的能量就越少，同時(shí)制造它們所需的原材料和能源也就越少。

奧托昆普正在從事生命周期評估(LCA)的工作，針對使用奧托昆普的合金進(jìn)行3D打印，包括從粉末生產(chǎn)到印刷和后期處理的每一個(gè)步驟。這將幫助工程師對比3D打印與傳統(tǒng)制造產(chǎn)生的碳排量差異。

在芬蘭的另一個(gè)項(xiàng)目中，奧托昆普正在努力研發(fā)一種無鎳粉末，用于對鎳過敏的應(yīng)用中，這還需要一個(gè)生命周期評估，以確定與傳統(tǒng)合金相比，使用這種新材料的環(huán)境效益。

精簡庫存

降低備貨成本和時(shí)間是增材制造技術(shù)的另一個(gè)機(jī)遇。

今天，工業(yè)公司為可能突發(fā)故障的關(guān)鍵部件，儲備大量的備件和部件，然而這不僅占用了現(xiàn)金流，而且有些備用零件可能永遠(yuǎn)都不會被使用，從而造成了資源浪費(fèi)。

通過使用3D打印，按需生產(chǎn)金屬部件，幫助公司降低倉儲要求，釋放現(xiàn)金流，同時(shí)把控停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。此外，3D打印可以為舊機(jī)器定制備件，從而延長使用壽命。

“因?yàn)?D打印有助于縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，在生產(chǎn)和珩磨產(chǎn)品開發(fā)原型方面已經(jīng)享有盛譽(yù)。它甚至可以在太空中發(fā)揮作用，幫助宇航員在軌道上生產(chǎn)替換部件，減少將部件送入太空的重量和成本?！?/span>

擴(kuò)大生產(chǎn)

奧托昆普于2023年3月開始生產(chǎn)不銹鋼粉末，在此之前，市場上大多數(shù)的不銹鋼粉末都是基于17-4PH或316L等具有廣泛用途的牌號。如果粉末需要優(yōu)異的耐腐蝕性，高性能鎳合金粉末將是理想選擇，但是其缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴。

巨大的市場缺口給性能良好、價(jià)格實(shí)惠的合金提供了機(jī)遇。通過使用合金制成粉末，奧托昆普為工程和工業(yè)設(shè)計(jì)師創(chuàng)造了新的機(jī)會，以探索3D打印在廣泛應(yīng)用中的潛力。

憑借每年高達(dá)300噸的生產(chǎn)能力，奧托昆普已經(jīng)為3D制造的新時(shí)代做好了準(zhǔn)備。