布局金属3D打印抗氢脆，恰逢其时

AM易道分享

曾经有个研究把一根镍基高温合金试棒泡进150个大气压的纯氢里，慢慢拉，看氢能损失掉它多少韧性。

锻造件丢了将近一半。

而3D打印件只丢了不到两成，氢脆程度低了六成。

它的屈服强度反而高出近四成。

材料用的是航空发动机和燃气轮机最常见的高温合金718/4169。

直觉上，3D打印件有孔隙、有残余应力、组织不均匀，怎么看都该更怕氢。

但实测倒过来了。

原因藏在微观组织里。

锻件在氢里是比较均匀地脆、均匀地裂。

而3D打印件因为逐层熔化凝固带来的织构，脆化只沿特定方向走。

换句话说，3D打印的特质可以引入新的抗氢脆的设计变量。

这个自由度，铸造和锻造没有。

但问题是，这类数据几乎是空白。

同样是3D打印出来的316L不锈钢，氢致硬化、氢致软化、强度不变，三种结论都有人发过论文，幅度大多在15%以内，规律似乎说不清。

谁先把这空白填上，可能决定氢能设备这个大应用的胜者。

德国知名金属3D打印企业刚刚下注

7月底，EOS宣布加入芬兰的氢材料联盟MAT-H2。

这个联盟是芬兰国家技术研究中心牵头，芬兰商业创新基金出钱。十家首批联盟成员范围从钢厂排到罐厂。

SSAB负责钢，Bumax负责出高强不锈钢紧固件，Nordic Tank负责储运罐，Teknos负责工业涂料。

EOS是里面唯一的增材制造公司。

三步棋，同一盘局

把其今年的动作连起来看。

4月，全资收购奥地利粉末厂Metalpine，拿下专利线材气雾化工艺，主攻高球形度、低氧含量的钛粉。

7月，和铝业巨头Constellium结成战略伙伴。

7月底，进联盟。

三步都是同一件事：往材料端走。

在氢材料联盟里它将负责金属粉末开发、材料表征和应用的开发。

翻译成大白话就是：配方、参数、泡完氢之后的性能验证。

验证在早期非常值钱。

锻件和铸件有几十年的氢服役记录，3D打印件则是一张白纸。

3D打印的孔隙是氢的陷阱，各类打印参数将直接决定氢性能。

新应用场景下参数对各类工业3D打印品牌来说意义重大。

而EOS的老对手早在2025年8月，Nikon SLM Solutions和意大利船级社RINA签了意向书，成立氢能增材制造联合实验室，明确将研究方向对准氢脆和高温氢腐蚀。

两家老牌设备商压的是同一样东西：氢脆数据。

3D打印大客户已经在烧氢了

EOS SLM Solution们并不是自己拍脑袋想做氢能，其实是客户把它们拽过去的。

西门子能源在瑞典和英国的批产线用EOS设备批量做涡轮导向叶片和燃烧器。

面向纯氢燃烧的低排放燃烧器，是整体打印的，内部集成了微型冷却和吹扫流道，靠提高混合气的上游流速来防回火。

整体外部外形不用动，通过3D打印只改内腔。

老机组换一套3D打印燃烧器就能掺氢，不用换整机。

西门子能源的目标是2030年前所有新售燃机都能烧纯氢。

另一头，今年6月在西班牙，纯氢发动机并入了国家电网。

为了对付氢的宽可燃范围、高火焰速度和爆震倾向， 瓦锡兰 重做了燃料喷射、增压和缸盖。

这三样全是复杂内腔件，全是3D打印最擅长的活。

他们明确把氢发动机指向AI数据中心和高耗能工业。

电力缺口拉动灵活调峰机组，调峰机组要能烧氢，燃烧器和喷射件就得重新设计重新制造。

这正是3D打印的新机会。

除了机会也有坑

制氢端其实并不火热。

2025年1月到现在，据公开消息，全球近60个大型氢项目被取消或推迟。

美国氢能生产税收抵免被取消。

今年3月蒂森克虏伯旗下的电解槽公司下调绿氢展望，一个20兆瓦中试合同因客户认为回报不够而告吹。

同月丹麦托普索和First Ammonia的电解槽供应协议自动终止。

4月法国绿氢公司Lhyfe没拿到政府补贴，暂停了百兆瓦级以上的项目。

根子在电价，它占绿氢成本的五到七成。

所以目前看3D打印的买家不在制氢端，在制氢用氢的设备端。

这条链不管绿氢是否降价，都有设备更新的需求。

制氢端的应用机会

燃机和发动机上的3D打印，说到底是更复杂更快更自由。

制氢电解槽我们也查到一些3D打印应用，有传统工艺根本做不出来的东西。

双极板加多孔传输层。

其占一个电解池成本的四成。

机加工和流延做不出三维梯度孔隙结构，平板电极会困住气泡，碱性槽的电流密度上不去。

经一些研究表明，拓扑优化过的三周期极小曲面电极，比均匀孔隙设计总功率损失低16%。

金属3D打印做出来的分级多孔镍骨架，配上催化剂涂层，在大电流密度下析氢过电位只要104毫伏，跑1000小时几乎不衰减。

不过这只是研究阶段，离量产还远，但它是3D打印在氢能制氢端有潜力的新应用。

回到那根拉断的试棒

EOS官网的能源板块下面，现在挂着核能、油气、涡轮机械三个子行业，还没有氢能。

西方老牌厂商对于氢能板块正在布局。

虽然大家都在验证阶段，但我们认为时机不早了。

开头的研究表明，在抗氢脆领域，3D打印件比锻造件是有一些优势的。

甚至我们认为可以通过超材料的思路打造抗氢脆更优秀的3D打印应用。

从机会来说，燃机厂要掺氢，发动机厂要烧氢，电解槽要做传统工艺做不出的梯度孔隙电极。

三个方向拉着金属3D打印往氢能领域走，而挡在路上的第一步就是3D打印的各类验证在氢环境里的数据。

长周期高复杂度的漫长验证等于未来的入场券，与过去航空航天的逻辑类似。

比起航空航天领域已固化的3D打印品牌排序地位来说，布局氢能这个新领域的最好时机显然是现在。

未来我们也将分享更多金属3D打印与氢相关的更多研究内容和认知共识。