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钽金属：高价值的"全能材料"
生物相容性：钽在人体内无排异反应，且能促进骨细胞生长，成为骨科植入物（如关节、骨板）的理想选择；
在电子工业中，钽金属被用于制造高性能的电容器、电阻器等电子元件，全球60%以上的钽用于制造高端电容器，其介电常数是铝的100倍，是5G通信、新能源汽车电控系统的核心元件，其稳定的电学性能为电子设备的可靠运行提供了保障。
在航空航天领域，钽金属的高温强度和抗蠕变性能使其成为发动机部件、航天器热防护系统等关键部件的理想材料，如在F-35战斗机的发动机部件中，钽合金燃烧室可承受2000℃以上的高温。
此外，更令人瞩目的是，钽与人体组织具有天然相容性，是极少数能直接植入人体的金属材料，在医疗器械领域也有着重要的应用，如多孔钽植入物已成功应用于骨科、牙科，其仿生结构可促进骨细胞长入，使植入体寿命延长3倍以上。
3D打印钽金属：从实验室到产业化的跨越
在医疗植入领域：如LPBF技术加工过程中高能量密度的激光束能充分且快速地使难熔钽粉熔化，大大降低了制备生物医用钽的难度，提高植入体制备效率，如髋臼杯、踝关节等个性化器械，术后恢复周期可缩短30%。据统计，3D打印多孔钽髋臼杯的骨长入率较传统产品提升40%，已在全球完成超过10万例临床植入。在2023年，首款3D打印钽椎间融合器获中国药监局批准，标志着其医疗应用的成熟。
▲3D打印的多孔钽金属半骨盆假体 ©大连大学附属中山医院赵德伟教授团队
设计自由度：结合拓扑优化技术，可在钽部件内部构建梯度孔隙结构，同时满足力学性能与功能需求；
PEP工艺：钽金属3D打印的"性价比之选"
但常见激光3D打印钽金属，面临着粉末成本高（球形粉要求严格）、残余应力大、设备投入高等问题，限制规模化应用。升华三维自主研发的粉末挤出3D打印（PEP）技术，融合了“3D打印+粉末冶金”的双重优势。针对钽金属特性进行了深度优化，将钽粉与高分子粘结剂均匀混合，制成粒径为0.3-3mm的颗粒喂料；再通过独立双喷嘴螺杆挤出系统3D打印机将喂料精确沉积，构建三维坯体；最后采用催化脱脂+高温烧结工艺，使得钽金属部件致密度达99.5%以上。
▲PEP制备的钽植入体+难熔金属难熔金属复杂填充样品 @升华三维
材料普适性：兼容球形度低、流动性差的钽粉（0.2-100μm粒径），从而降低原料成本，支持高固含量（50-65vol%）的喂料，可进一步提升致密度；
成本与效率优势：设备成本仅为激光打印的1/5-1/3，且支持粉末循环使用，材料利用率达95%以上，适合中小批量生产；
结构性能稳定：结合粉末冶金烧结工艺，产品力学性能接近锻件水平，组织均匀、结构无缺陷；
复合材料制备：独立双喷嘴挤出系统可支持不同金属和陶瓷材料的复合打印；
PEP赋能钽金属制造，未来前景广阔
▲PEP可打印的难熔金属及其合金材料 @升华三维
在医疗器械领域，PEP技术的颗粒挤出方式可呈现出独特的高接触面积和低表面质量特性，非常适用于定制复杂结构的钽金属植入体，以满足不同患者的需求；在多材料打印方面，升华三维已可实现钽与羟基磷灰石等生物陶瓷的复合打印。
▲PEP工艺制备的难熔金属应用样品 @升华三维
在航空航天领域，PEP技术可以实现复杂结构钽金属部件的一体化设计制造，从而提高部件的性能和可靠性。此外，PEP技术还可以利用打印材料可循环特性，为电子工业、核工业等领域减少钽资源浪费，实现绿色制造升级。
