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3D打印技術(shù)，又稱(chēng)增材制造技術(shù)，它以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末等粘合材料，將材料逐層堆積制造出實(shí)體物品的新興制造技術(shù)。而材料是3D打印技術(shù)重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，它的性能在很大程度上決定了成形零件的綜合性能。隨著全球3D打印行業(yè)的日益發(fā)展，增材制造也越來(lái)越受到國(guó)家的關(guān)注，而3D打印材料作為增材制造的先行行業(yè)，在推動(dòng)我國(guó)增材制造整體發(fā)展上扮演著重要的角色。

材料的增加是3D打印技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。據(jù)業(yè)內(nèi)領(lǐng)先廠(chǎng)商的報(bào)告稱(chēng)，目前3D打印的材料已經(jīng)超過(guò)了200種，材料大類(lèi)可分為金屬和非金屬兩種。升華三維作為中國(guó)金屬·陶瓷間接3D打印技術(shù)的開(kāi)拓者和領(lǐng)導(dǎo)者，十分注重3D打印材料的研發(fā)。升華三維基于自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的粉末擠出打印技術(shù)（PEP技術(shù)），相繼開(kāi)發(fā)出了適配于升華三維PEP工藝的材料，例如不銹鋼、銅及銅合金、鎢及鎢合金、高溫合金、硬質(zhì)合金、難熔金屬等金屬材料，氧化鋯、氧化鋁、碳化硅、生物陶瓷等陶瓷材料。

2022年，升華三維不畏艱險(xiǎn)，勇往直前。一直深耕行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，不斷開(kāi)拓進(jìn)取，在材料開(kāi)發(fā)方面取得了重大進(jìn)展，基于PEP技術(shù)推出了鎢、銅、碳化硅等3D打印顆粒材料，一舉解決了特殊金屬和特種陶瓷材料制造加工難等問(wèn)題。為科研教育、工業(yè)制造、航天航空、軍事國(guó)防、生物醫(yī)療、汽車(chē)、模具制造、新能源等領(lǐng)域智能制造提供了新的解決方案。

鎢合金顆粒料UPGM-96WNIFE

鎢合金具有高密度、高強(qiáng)度、大硬度、耐磨、耐熱、耐腐蝕、抗氧化、無(wú)毒、無(wú)放射性等一系列良好的特性，常常被制備成屏蔽件、配重塊、高爾夫球桿、魚(yú)墜子等。主要應(yīng)用于航空航天、軍事國(guó)防、核工業(yè)、工業(yè)制造及飾品等領(lǐng)域。

▲鎢合金顆粒料

然而，鎢硬度和極高的熔點(diǎn)，使其成為難以攻克的3D打印材料。升華三維基于PEP技術(shù)成功攻克其難點(diǎn)，自主研發(fā)了一種金屬聚合物復(fù)合材料UPGM-96WNIFE鎢合金顆粒料，呈灰色，粒徑在8-14目的近球形顆粒。利用PEP技術(shù)的熱融擠出系統(tǒng)有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)材料的一體化成形控制。采用打印與脫脂燒結(jié)分開(kāi)的工藝模式，不僅縮短了制備周期，并且很好地解決鎢材料加工中極易出現(xiàn)的變形、裂痕、夾心等問(wèn)題。如以下打印案例，經(jīng)過(guò)測(cè)試分析，該鎢合金屏蔽件成型良好、工藝參數(shù)穩(wěn)定，充分滿(mǎn)足了對(duì)輻射源屏蔽效果的要求。同時(shí)，其均勻性、力學(xué)性能、熱性能優(yōu)異，且在轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中的安全性也順利通過(guò)測(cè)試。

PEP技術(shù)在鎢等難熔金屬3D打印領(lǐng)域的核心競(jìng)爭(zhēng)力突出，能夠滿(mǎn)足輕量化、提升強(qiáng)度、耐用性和節(jié)省成本等多方面的需求。如有中空或多孔結(jié)構(gòu)，并且不能直接切割的零部件采用傳統(tǒng)方法很難制造出來(lái)，而利用PEP不僅可以解決鎢在傳統(tǒng)制造技術(shù)難以解決的復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件加工問(wèn)題，還能為解決我國(guó)在航空航天、汽車(chē)、船舶、能源、化工、醫(yī)療等制造業(yè)領(lǐng)域的復(fù)雜結(jié)構(gòu)、減重設(shè)計(jì)及加工制造等問(wèn)題提供一種新途徑。

純銅顆粒料UPGM-CU

銅可以用于生產(chǎn)結(jié)構(gòu)緊湊、流體通道復(fù)雜、重量更輕、尺寸更小、效率更高的銅結(jié)構(gòu)部件。為了獲得高致密度或高導(dǎo)電導(dǎo)熱純銅制件，升華三維基于PEP工藝開(kāi)發(fā)出的純銅顆粒料UPGM-CU是一種金屬聚合物復(fù)合材料，呈紫紅色，粒徑在8-14目的近球形顆粒。

▲銅打印樣品（來(lái)源:升華三維）

銅及銅合金具有優(yōu)良的導(dǎo)熱、導(dǎo)電、延展、耐腐蝕等特性，且具有良好的力學(xué)性能和加工成形性，被廣泛地應(yīng)用于電氣、機(jī)械制造、航空航天、國(guó)防軍工等領(lǐng)域。但同時(shí)也由于銅導(dǎo)熱性和反射性高的屬性，純銅和銅金屬在金屬3D打印技術(shù)中往往會(huì)反射激光束，導(dǎo)致成形效率低，冶金質(zhì)量難以控制，使得打印的銅零件質(zhì)量不佳。因此，銅也極難使用基于激光的3D打印系統(tǒng)來(lái)加工。

而PEP技術(shù)，不需要高能激光束，巧妙地避開(kāi)了銅打印過(guò)程中的高導(dǎo)熱率、高反射率的問(wèn)題，以間接3D打印的方式完美駕馭純銅材料，克服了純銅材料3D打印制造的挑戰(zhàn)。利用3D打印自由設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)建了高度集成、復(fù)雜、更貼合零部件表面的隨形冷卻通道，打印出結(jié)構(gòu)緊湊、流體通道復(fù)雜、重量更輕，尺寸更小、效率更高的產(chǎn)品零部件，實(shí)現(xiàn)了高性能純銅組件制造的新突破。目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于熱交換器、散熱器和電感應(yīng)器的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中。

碳化硅顆粒料UPGM-SIC

碳化硅陶瓷的制備一直是特種陶瓷3D打印技術(shù)進(jìn)一步拓展的挑戰(zhàn)之一，因?yàn)樘蓟杼沾刹牧显诔尚瓦^(guò)程中會(huì)出現(xiàn)缺陷，比如氣孔、裂紋、不均一性等，成型陶瓷器件難以抵抗脆性斷裂，極大地限制了其機(jī)械性能。而復(fù)雜幾何形狀的碳化硅陶瓷構(gòu)件往往難以用傳統(tǒng)的加工技術(shù)制造，這在很大程度上制約了復(fù)雜結(jié)構(gòu)碳化硅陶瓷的應(yīng)用。

基于PEP技術(shù)優(yōu)勢(shì)，升華三維開(kāi)發(fā)出了碳化硅顆粒料，是一種陶瓷聚合物復(fù)合材料，呈灰色，粒徑在8-14目的近球形顆粒。并已實(shí)現(xiàn)了碳化硅陶瓷復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件的大尺寸、輕量化、一體化制備。且成功將碳化硅陶瓷制備商業(yè)化，為生產(chǎn)高性能碳化硅陶瓷零件打開(kāi)了大門(mén)。目前升華三維PEP技術(shù)已成功進(jìn)入到我國(guó)航天航空、核工業(yè)、汽車(chē)等高端制造領(lǐng)域，常被用來(lái)制造衛(wèi)星反射鏡、火箭噴嘴、發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪、剎車(chē)盤(pán)等相關(guān)零件，成為促進(jìn)中國(guó)制造創(chuàng)新、轉(zhuǎn)型升級(jí)的新工具，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

▲碳化硅樣品（來(lái)源:升華三維）

一年前，上海硅酸鹽研究所在升華三維訂購(gòu)了一套大尺寸獨(dú)立雙噴嘴打印機(jī)UPS-556系統(tǒng)。藉由此展開(kāi)的高性能結(jié)構(gòu)陶瓷和陶瓷基復(fù)合材料等應(yīng)用的研究并取得進(jìn)展。利用PEP技術(shù)特有的低溫成形，高溫成性這一特性，將熱加工過(guò)程轉(zhuǎn)移到燒結(jié)步驟，這使得更容易管理熱應(yīng)力，因燒結(jié)溫度低于其他類(lèi)型的直接3D打印工藝中所需的完全熔化溫度，并且熱量可以更均勻地施加，從而確保了產(chǎn)品性能的一致性。成功制備了碳化硅陶瓷光學(xué)元件等高附加值組件，獲得廣泛關(guān)注。

▲上海硅酸鹽研究所利用UPS-556成功制備的碳化硅陶瓷光學(xué)元件及其性能

（*相關(guān)資料及數(shù)據(jù)來(lái)自研究團(tuán)隊(duì)已公開(kāi)專(zhuān)利）

進(jìn)無(wú)止境，隨著PEP技術(shù)的進(jìn)階發(fā)展，升華三維3D打印系統(tǒng)也逐步的迭代升級(jí)，不斷地滿(mǎn)足市場(chǎng)應(yīng)用需求，結(jié)合配套的3D打印專(zhuān)用脫脂爐和燒結(jié)爐，已構(gòu)建成了一整套的金屬/陶瓷間接3D打印技術(shù)解決方案。

而在增材制造材料研發(fā)這條路上，升華三維也一路前行，從未停下探索的腳步。未來(lái)，升華三維將繼續(xù)借助PEP技術(shù)，致力于實(shí)現(xiàn)更多應(yīng)用材料的開(kāi)發(fā)和制造，解鎖3D打印在更多領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)新，展現(xiàn)出3D打印的生機(jī)與活力，推動(dòng)我國(guó)制造業(yè)高端化、智能化、綠色化發(fā)展。