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顆粒3D材料的選擇,能否為傳統制造探出新出路?

顆粒3D材料的選擇,能否為傳統制造探出新出路?
升華三維  2022-09-15  |  閱讀:488

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隨著工業發展的不斷升級,對產品設計要求的不斷提高,在工業制造領域,產品競爭愈演愈烈。如何滿足高要求的復雜產品設計成型,同時縮短產品開發周期,是當前工業制造業發展的一大痛點。而3D打印技術可在短時間內直接制造出設計原型,以便開發人員快速優化結構和完善設計。尤其在一些小批量非通用零部件、工裝夾具方面,3D打印技術以其超高的制造效率和相對較低的生產成本,給傳統制造加工行業帶來新出路。

適配工業應用顆粒料


面對即將爆發的制造變革和3D打印市場。為了能更好地賦能粉末冶金行業,升華三維采用了一種從粉末注射成型(PIM)工藝引入的3D打印方法——“3D打印+粉末冶金”相結合的金屬/陶瓷間接3D打印技術(粉末擠出打印)。該技術創新性地通過3D打印來實現對材料的控制和成形,以滿足金屬/陶瓷零件的個性化定制。再通過傳統粉末冶金工藝的脫脂燒結,最后得到固體金屬/陶瓷零件。


PEPE技術.png

▲間接3D打印技術(粉末擠出打印)


升華三維目前已推出了兩款核心打印設備:工業型獨立雙噴嘴3D打印機UPS-250及大尺寸獨立雙噴嘴3D打印機UPS-556。均采用獨立雙噴嘴設計,可以同時打印或者各自輪流打印金屬和陶瓷材料,能實現不同種類材料的復合產品開發及復雜結構的成形,具有操作簡單、工業型、高精度、高質量、高性價比等優點。


升華三維3D打印設備.png

▲升華三維3D打印設備


同時也基于已廣泛應用于金屬和陶瓷注射成型的材料,開發出了適配于公司3D打印機的顆粒材料。例如:316L/304/17-4PH不銹鋼、銅及銅合金、鎢及鎢合金、鈦及鈦合金、高溫合金、硬質合金難熔金屬等金屬顆粒材料,及氧化鋯、氧化鋁、氮化硅、碳化硅等特種陶瓷顆粒材料,以滿足客戶的不同需求。


▲升華三維3D打印顆粒料


顆粒料3D打印的優勢


盡管人們對顆粒料3D打印領域遠不如傳統線材關注度高,但在材料兼容性、處理速度和材料成本方面,顆粒料3D打印有很大優勢:


1、不同于線材打印,使用顆粒料3D打印時,進料方式為顆粒料被加裝在一個漏斗狀的容器里,按一定的速度進入熔化區,顆粒料被熱融成膏狀,之后通過噴頭擠出到打印平臺上。可結合打印設備的自動進料功能,實現長時間的打印,也更適合于打印大型物件。


2、在顆粒制造線材的加熱過程會使材料損失一些原有性能,而顆粒料直接熱融,避免了這個問題。顆粒3D打印可以在同樣時間內融化更多的材料,實現更快的打印速度,進料也可以實現源源不斷,無需擔心線材斷絲的問題。顆粒狀原料也有助于提高打印速度,因此預計交貨時間也會加快。


3、根據3D打印方法的不同,要求材料的形態也有所不同。熔融沉積成型(FDM)主要使用的是線材,激光選區燒結(SLS)則使用的是粉材。由于工業上常用的聚合物原料大多以顆粒為主,制成線材或粉材都要進行二次加工,提高了3D打印耗材的使用成本。而粉末擠出打印(PEP)原則上可以直接使用顆粒料,省去了這一步驟,有效節省了耗材成本并提高了打印材料兼容性。


顆粒料3D打印的缺點


就缺點而言,目前顆粒狀3D打印不像線材那樣普遍化,所以開發適應這些材料的擠出機可能有些困難。此外,在逐層創建部件時,顆粒不像長絲那樣相互連接,而是分散的。這使得控制流速的變化不太容易,而流速的變化對于更復雜的部件來說是必要的。另外,基于顆粒3D打印制造的部件目前在精細度、表面光潔度上相較于線材打印仍有一定差距,這也是未來顆粒3D打印發展需要補齊的短板。


升華三維已具有完整的金屬/陶瓷顆粒料間接3D打印方案。并且3D打印設備及打印材料已廣泛應用于科研教育、工業制造、航天航空、軍事國防、生物醫療、汽車、模具制造、新能源等領域。在3D打印設備不斷升級迭代的同時,升華三維也在不斷拓展打印材料種類、優化材料配方,為不同行業賦能。也將抓住歷史機遇,堅持技術創新,爭當行業龍頭,深挖應用場景,快速響應市場需求,給客戶帶來高性價比的產品及服務體驗。

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