简而言之，使用基于激光的粉末床熔融技术，如直接金属激光烧结 (DMLS) 和选择性激光熔化 (SLM)，可以加工一系列专业的高性能金属合金。最常见的材料系列包括特定等级的铝、不锈钢和工具钢、钛合金、镍基高温合金和钴铬合金。关键在于，这些不仅仅是任何金属，而是专门为打印过程设计的精细球形粉末。
金属激光熔化材料的选择不仅仅关乎技术上的可行性，更关乎最终部件所需性能——如强度、耐热性或重量——与材料的可加工性和成本之间的关键平衡。
术语说明：DMLS 与 SLM
尽管经常互换使用，但直接金属激光烧结 (DMLS) 和选择性激光熔化 (SLM) 描述的是属于同一金属增材制造家族的过程。
DMLS 通常烧结粉末，将其加热到颗粒在分子水平上熔合在一起的点，而 SLM 使用更高功率的激光来实现完全熔化。从实际应用来看，两者都能生产出致密、功能性的金属部件，并且材料选择在很大程度上是重叠的。
核心材料系列
可用的材料是专为航空航天、医疗和高性能汽车等要求严苛的行业而制造的。它们因其机械性能的独特组合以及能够被激光可靠加工的能力而被选中。
铝合金
铝因其低密度和良好的强度重量比而备受推崇。它是轻量化应用中的常见选择。
最广泛使用的铝是 AlSi10Mg，这是一种提供良好强度和热性能且相对易于加工的合金。它常用于原型、外壳和汽车零部件。
钢和不锈钢
钢在强度、硬度和成本效益之间提供了极好的平衡，使其成为一种多功能的“主力”材料。
不锈钢 316L 因其卓越的耐腐蚀性和良好的可焊性而成为首选，非常适合医疗设备、食品级应用和船舶五金件。马氏体时效钢 (MS1) 是一种工具钢，以其热处理后的超高强度和硬度而闻名，非常适合模具、夹具和高应力机械零件。
钛合金
钛是需要高强度、轻重量和出色生物相容性的应用的优质材料。
钛 Ti-6Al-4V (Ti64) 是最常见的 3D 打印钛合金。其特性使其成为高性能航空航天部件和救生医疗植入物（如髋关节和脊柱融合器）的标准材料。
镍基高温合金
这些材料经过设计，可在极高温度下保持卓越的机械强度、耐腐蚀性和抗蠕变性。
Inconel 718 和 Inconel 625 是主导产品。它们对于喷气发动机、燃气轮机和其他高温、高应力环境中的部件至关重要。
钴铬合金
钴铬 (CoCr) 以其出色的耐磨性、硬度、耐腐蚀性和生物相容性而闻名。
它是面临高磨损循环的医疗植入物（如膝关节和牙科植入物）的首选材料，也可用于高温工程应用。
其他专业材料
该技术还支持其他小众材料，包括用于珠宝的贵金属，如金和铂，以及越来越多用于需要高导热性和导电性的应用（如热交换器和电感器）的铜合金。
什么使金属粉末具有“可打印性”？
并非所有金属都能制成粉末并成功打印。材料必须具备特定的特性才能与激光熔化过程兼容。
颗粒形状和尺寸
粉末必须由均匀的球形颗粒组成。这种形状确保了良好的流动性，以便刮刀可以平稳、均匀地将一层粉末铺展到构建板上。它还允许高堆积密度，最大限度地减少粉末床中的空隙，从而使最终部件更致密。
热性能
材料的熔点和导热性至关重要。导热性极高的材料，如纯铜，可能具有挑战性，因为激光能量消散得太快，难以形成稳定的熔池。
可焊性
从本质上讲，SLM/DMLS 是一个微焊接过程。材料必须具有良好的可焊性。易于焊接时开裂的材料在 3D 打印时也会表现出相同的缺陷，导致部件失效。这就是开发和认证特定合金以用于该工艺的原因。
了解权衡
材料选择是一个由相互竞争的因素驱动的决策。了解这些权衡对于项目的成功至关重要。
性能与成本
材料性能与成本之间存在直接关系。通用不锈钢相对便宜，而像钛和 Inconel 这样的高性能材料，无论是在原材料粉末成本还是加工时间上，都要昂贵得多。
可打印性与理想特性
有时，从传统工程角度来看，最适合某一应用的材料并不是最容易打印的。可用的材料库代表了理想特性和可靠的可加工性的交集。这就是为什么您会看到像 AlSi10Mg 这样的特定合金在其他铝系中占主导地位的原因。
后处理要求
“即打即得”部件的性能很少是其最终性能。几乎所有金属 3D 打印部件都需要后处理。这包括热处理，如应力消除以消除打印过程中积累的内部应力，以及热处理，如时效或固溶退火，以达到所需的最终强度和硬度。这些步骤会增加时间和成本，并带来复杂性。
为您的应用做出正确的选择
您的最终材料选择应以组件的主要要求为指导。
- 如果您的主要重点是高强度轻量化： 钛合金 (Ti64) 或高强度铝合金是您的最佳选择。
- 如果您需要极高的耐高温性能： 镍基高温合金，如 Inconel 718，是行业标准。
- 如果您需要生物相容性和高耐磨性： 请考虑用于医疗和牙科应用的钛和钴铬合金。
- 如果您的首要任务是通用强度和成本效益： 不锈钢 (316L) 和工具钢 (MS1) 提供强大而多功能的解决方案。
- 如果您需要高热导率或电导率： 铜合金是新兴的选择，尽管它们带来了独特的加工挑战。
了解可用材料的范围及其固有的权衡是成功利用金属增材制造实现您目标的第一步。
摘要表：
| 材料系列 | 常见合金 | 关键特性 | 典型应用 |
|---|---|---|---|
| 铝合金 | AlSi10Mg | 良好的强度重量比，热性能 | 轻量化原型、外壳、汽车零部件 |
| 钢和不锈钢 | 316L, 马氏体时效钢 (MS1) | 耐腐蚀性、高强度、硬度 | 医疗设备、工具、模具、船舶五金件 |
| 钛合金 | Ti-6Al-4V (Ti64) | 高强度、轻重量、出色的生物相容性 | 航空航天部件、医疗植入物（髋关节、脊柱融合器） |
| 镍基高温合金 | Inconel 718, Inconel 625 | 极高的耐高温强度、耐腐蚀性 | 喷气发动机部件、燃气轮机 |
| 钴铬合金 | CoCr | 卓越的耐磨性、硬度、生物相容性 | 牙科和膝关节植入物、高磨损工程部件 |
| 其他材料 | 铜、贵金属 | 高热/电导率 | 热交换器、珠宝、电感器 |
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