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金屬/陶瓷擠出高性能3D打印，被多個(gè)重點(diǎn)行業(yè)客戶使用

升華三維 2024-03-30 | 閱讀：1083

3D打印技術(shù)發(fā)展至今，工藝種類已多達(dá)數(shù)十種，從快速交付備件到定制化生產(chǎn)，3D打印技術(shù)可以幫助簡化設(shè)備維護(hù)，加速研發(fā)過程以及通過功能為導(dǎo)向的設(shè)計(jì)來提升產(chǎn)品性能，這項(xiàng)技術(shù)毫無疑問正在引發(fā)制造轉(zhuǎn)型。但是無論是哪種工藝類別，都不能解決所有問題，都應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的應(yīng)用選擇合適的工藝類型，并考慮與其他制造技術(shù)配合，且應(yīng)在確有必要時(shí)使用。

材料擠出3D打印，已經(jīng)從最初的打印普通塑料，發(fā)展到可以打印高性能聚合物以及連續(xù)纖維復(fù)合材料，甚至是金屬與陶瓷。尤其對于后者，基于擠出的制造方法相比激光熔融技術(shù)，投資成本更低、更為靈活便捷，特別適合于辦公室環(huán)境以及工業(yè)環(huán)境下的前期開發(fā)。

升華三維無疑是國內(nèi)金屬/陶瓷材料擠出3D打印工藝的重要開創(chuàng)者，其開發(fā)的PEP（Powder Extrusion Printing）技術(shù)，利用“3D打印+粉末冶金”相結(jié)合的間接工藝，實(shí)現(xiàn)了金屬/陶瓷零部件低溫段成形，高溫段成性的技術(shù)突破。其產(chǎn)品已在航空航天、核工業(yè)、光伏半導(dǎo)體、電子信息、新能源等重點(diǎn)行業(yè)獲得使用。

這種間接3D打印技術(shù)實(shí)際上發(fā)端于已經(jīng)非常成熟的金屬注射成型（MIM)行業(yè)，前者需要后者的脫脂與燒結(jié)專業(yè)技術(shù)。MIM技術(shù)在20世紀(jì)80年代后期開始在汽車制造、消費(fèi)電子、醫(yī)療等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中也存在著局限性，因?yàn)槊恳粋€(gè)金屬零件都需要設(shè)計(jì)一個(gè)相對應(yīng)的模具，這需要較長的交貨期和高昂的啟動(dòng)資金。而3D打印技術(shù)完全擺脫了模具的束縛，通過逐層打印，可以在短短數(shù)小時(shí)內(nèi)得到客戶想要的模型生坯，后續(xù)通過傳統(tǒng)MIM的脫脂和燒結(jié)工藝，得到最終的致密高性能金屬部件。

其主要優(yōu)勢包括：

可以為粉末冶金行業(yè)數(shù)字化賦能，解鎖應(yīng)用并釋放粉末冶金的潛能
3D打印低溫成形，PIM工藝高溫成性，實(shí)現(xiàn)高性能結(jié)構(gòu)產(chǎn)品制造，打印產(chǎn)品性能可達(dá)到粉末注射成形水平
可利用粉末注射成形成熟穩(wěn)定的技術(shù)體系，材料體系廣泛、產(chǎn)品性能一致性好
打印設(shè)備、打印材料及打印成本更低，更有利于3D打印應(yīng)用的推廣及普及
綠色環(huán)保，打印材料可循環(huán)利用，有效利用率高
可實(shí)現(xiàn)金屬、陶瓷和金屬/陶瓷復(fù)合材料等應(yīng)用開發(fā)，金屬/陶瓷復(fù)雜產(chǎn)品定制化生產(chǎn)方案

基于PEP技術(shù)，升華三維目前推出了兩款核心3D打印設(shè)備——工業(yè)型獨(dú)立雙噴嘴3D打印機(jī)UPS-250及大尺寸獨(dú)立雙噴嘴3D打印機(jī)UPS-556，均采用獨(dú)立雙噴嘴設(shè)計(jì)，可以同時(shí)打印或者各自輪流打印金屬和陶瓷材料，實(shí)現(xiàn)不同種類材料的復(fù)合產(chǎn)品開發(fā)及復(fù)雜結(jié)構(gòu)的成形，具有操作簡單、工業(yè)型、高精度、高質(zhì)量、高性價(jià)比等優(yōu)點(diǎn)。配套3D打印專用脫脂爐和燒結(jié)爐，構(gòu)成一套完整高效的間接3D打印裝備體系和解決方案。

▲升華三維PEP工藝鏈核心設(shè)備示意圖

在適配材料方面，具有類同于粉末注射成形（PIM）工藝所用的潛在材料均可適配。已開發(fā)出不銹鋼、鎢合金、純銅、高溫合金、硬質(zhì)合金等金屬材料，及氧化鋯、氧化鋁、碳化硅、氮化硅、羥基磷灰石等陶瓷材料，PEP技術(shù)有成熟穩(wěn)定的粉末冶金技術(shù)加持，制備的金屬/陶瓷零部件具有良好的機(jī)械和物理性能，可達(dá)到粉末注射零件水平，滿足高性能金屬基和陶瓷復(fù)合材料的制備需求。

能夠?yàn)楣I(yè)制造帶來降本增效的效果：

該方案相比粉末冶金工藝，無需使用模具，大大節(jié)省開模時(shí)間與成本；
PEP技術(shù)與直接的激光3D打印技術(shù)相比，打印設(shè)備、材料及投入成本大幅降低；
打印材料可循環(huán)利用，有效利用率高，廢品損失少；
其結(jié)合燒結(jié)制備工藝在復(fù)雜結(jié)構(gòu)件近凈尺寸成型方面擁有巨大的成本優(yōu)勢。

可見，在成本優(yōu)勢即競爭優(yōu)勢的當(dāng)下，間接3D打印工藝的效率優(yōu)勢在疊加成本優(yōu)勢后，其發(fā)展空間自然而然地被打開。

升華三維表示，其具備多元化的3D打印系統(tǒng)及裝備研發(fā)制造體系，全面自主研發(fā)的設(shè)備、軟件和材料可穩(wěn)定用于生產(chǎn)型企業(yè)、高職高校、科研院所等多領(lǐng)域。未來，PEP工藝也將與其他3D打印工藝實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)。升華三維一方面不斷升級設(shè)備端與材料端技術(shù)，逐漸幫助工業(yè)用戶打開設(shè)計(jì)制造的限制，使增材制造邁向產(chǎn)業(yè)化；另一方面把握好關(guān)鍵的3D打印設(shè)備工藝，通過實(shí)現(xiàn)汽車、醫(yī)療植入、航空航天、電子信息等應(yīng)用端的更多突破，助力智能制造、綠色制造。