顆粒料擠出3D打印金屬、陶瓷梯度材料,，國外已經(jīng)逐漸火了,，深圳升華三維是國內(nèi)的先行者

南極熊導(dǎo)讀：德國Formnext2024展會上，南極熊現(xiàn)場探訪了數(shù)百家3D打印展商,，發(fā)現(xiàn)有一個重要的小趨勢：用顆粒料擠出的方式來3D打印金屬或者陶瓷零件,，有著和SLM、光固化等大為不同的優(yōu)點,，一批國外廠商展出了相關(guān)的技術(shù)和應(yīng)用,。而在中國，此類技術(shù)的先行者是來自深圳的升華三維,。

深圳升華三維科技有限公司成立于2017年6月,，中國金屬·陶瓷間接3D打印技術(shù)的開拓者和領(lǐng)航者。是一家專注于金屬/陶瓷間接3D打印裝備及材料研發(fā)生產(chǎn)的國家高新技術(shù)企業(yè)，其品牌升華三維UPRISE 3D是全球化的金屬·陶瓷3D打印裝備及打印材料品牌,。

升華三維核心團隊來自中國粉末冶金黃埔軍�,！�—中南大學(xué)粉末冶金研究院。升華三維踐行“構(gòu)建3D打印智造世界”的發(fā)展理念,，致力于金屬·陶瓷間接3D打印技術(shù)的推廣及應(yīng)用,，秉持著“提供卓越的3D打印解決方案及服務(wù)”的使命，為國內(nèi)外各行業(yè)提供從金屬·陶瓷3D打印機,、多材料打印,、后處理設(shè)備到打印服務(wù)的高性能間接3D打印整體解決方案。現(xiàn)已建設(shè)成為集3D打印設(shè)備,、打印原材料,、軟件與控制系統(tǒng)、打印工藝,、前后處理,、質(zhì)量檢測為一體的全工藝鏈布局的3D打印公司。

由升華三維推出的“3D打印+粉末冶金”相結(jié)合的金屬/陶瓷間接3D打印技術(shù)——粉末擠出打印技術(shù)（Powder Extrusion printing,，PEP）,。利用了已發(fā)展超過30年、并大規(guī)模應(yīng)用于電子3C,、汽車,、醫(yī)療、軍工航天等領(lǐng)域的粉末注射成形技術(shù)（PIM）,。兩者工藝流程有很多相通之處，結(jié)合3D打印對材料的控制和成形,，實現(xiàn)最終的金屬零部件個性化定制化生產(chǎn),。在得到具有一定密度和強度的生坯后，利用PIM的相關(guān)工藝對產(chǎn)品進(jìn)行脫脂和燒結(jié),，獲得性能一致且優(yōu)良的產(chǎn)品,。

PEP工藝流程

PEP技術(shù)優(yōu)勢

●3D打印低溫成形，PIM工藝高溫成性,，實現(xiàn)高性能結(jié)構(gòu)產(chǎn)品制造
●打印設(shè)備采用螺桿擠出顆粒方式,，成形工藝簡單，無需激光器件
●利用粉末注射成型（PIM）成熟穩(wěn)定的技術(shù)體系,，產(chǎn)品一致性好
●打印材料體系豐富,，PIM工藝所用粉末材料均可適配
●可實現(xiàn)金屬、陶瓷和金屬/陶瓷復(fù)合材料等應(yīng)用開發(fā)制造
●打印設(shè)備,、打印材料及打印成本更低,，有利于3D打印應(yīng)用的推廣及普及
●3D打印設(shè)備采用獨立雙噴嘴設(shè)計，可實現(xiàn)金屬/陶瓷產(chǎn)品快速開發(fā)
●綠色環(huán)保，生坯可重新造粒循環(huán)再使用,，有效利用率高

PEP技術(shù)有別于利用高強能量束直接熔化材料,，同步獲得產(chǎn)品形狀和性能的直接3D打印技術(shù)。PEP技術(shù)將熱加工過程轉(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,。PEP技術(shù)打印材料體系豐富，具有類同于PIM工藝所用的粉末材料,，適用于科研教育,、工業(yè)制造、航天航空,、軍事,、生物醫(yī)療、汽車,、模具制造等領(lǐng)域生產(chǎn)復(fù)雜而輕便的金屬零件,。有望取代小批量，高成本的金屬注射成型,，大幅降低3D打印成本,，并縮短交貨時間。

▲升華三維應(yīng)用領(lǐng)域

升華三維擁有現(xiàn)代化的研發(fā)辦公環(huán)境和生產(chǎn)車間,，研發(fā)人員超過50%,，并逐年持續(xù)擴大對設(shè)備和材料研發(fā)資金投入；升華三維執(zhí)行產(chǎn)品研發(fā)及生產(chǎn)的高品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),，并獲得ISO9001質(zhì)量體系認(rèn)證,，所有的3D打印機和材料均已獲得CE和ROHS認(rèn)證；升華三維重視品牌價值體系建設(shè),，“升華三維”及“UPRISE 3D”目前已經(jīng)獲得中國,、美國、歐盟的商標(biāo)證書,；升華三維堅持持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新,，搭建自主知識產(chǎn)權(quán)，目前已擁有1項發(fā)明專利,、28項實用新型專利,、3項外觀新型專利、7項軟件著作權(quán),。已申請10項發(fā)明專利,、31項實用新型專利及3項外觀新型專利。并于2020年12月獲得國家高新技術(shù)企業(yè)稱號；升華三維正在積極開拓中國及國際市場,，擴大品牌影響力,，銷售網(wǎng)絡(luò)目前已覆蓋10多個國家和地區(qū)。

升華三維掌握了金屬/陶瓷間接3D打印技術(shù)在打印裝備及其核心器件,、成形材料,、工藝及軟件等關(guān)鍵技術(shù)。面對即將爆發(fā)的制造變革和3D打印市場,，升華三維已搭建成完整的間接3D打印前后處理工藝流程,，涵蓋了材料開發(fā)、3D打印機,、脫脂,、燒結(jié)等全工藝鏈設(shè)備。面向科研教育,、工業(yè)制造,、航天航空、國防,、生物醫(yī)療,、汽車、模具制造,、新能源等領(lǐng)域提供3D打印技術(shù)開發(fā),、材料開發(fā)和金屬/陶瓷產(chǎn)品快速開發(fā)制造及規(guī)模化生產(chǎn),，提供高性能間接3D打印整體制造方案和高價值服務(wù),。

基于PEP工藝的獨立雙噴嘴3D打印解決方案

其中核心產(chǎn)品工業(yè)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(shè)計，可以同時打印或者各自輪流打印金屬和陶瓷不同種類材料的復(fù)合產(chǎn)品開發(fā),，實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品的成形,，具有操作簡單、工業(yè)型,、高精度,、高質(zhì)量,、高性價比等優(yōu)點,，適用于科研教育、工業(yè)制造,、航天航空,、國防、生物醫(yī)療,、汽車,、模具制造、新能源等領(lǐng)域的3D打印技術(shù)開發(fā)、材料開發(fā)和金屬/陶瓷產(chǎn)品快速開發(fā)制造,。

支持打印從不銹鋼,、純銅、鎢及鎢合金,、高溫合金,、硬質(zhì)合金等金屬材料到氧化鋯、氧化鋁,、氮化硅,、碳化硅等特種陶瓷材料，以及磷酸鈣,、羥基磷灰石等生物陶瓷材料,，為3D打印大規(guī)模進(jìn)入應(yīng)用市場創(chuàng)造有利的客觀條件。

不同打印材料及產(chǎn)品性能對照表

基于PEP工藝的梯度功能材料3D打印解決方案

基于粉末擠出3D打印技術(shù)（PEP）的梯度功能材料打印法,，采用顆粒材料,、按梯度設(shè)計自動調(diào)控混合打印成型，工序簡單,、設(shè)計自由度高,，可實現(xiàn)材料的梯度連續(xù)性變化�,？山Y(jié)合傳統(tǒng)粉末冶金法的后處理工藝,，實現(xiàn)連續(xù)梯度層的整體型梯度功能材料的制備。

升華三維為UPR-241研發(fā)了全新的三螺桿雙組份單噴嘴系統(tǒng),，通過三個階段實現(xiàn)成份控制,、混合與擠出材料組份的實時調(diào)控。雙側(cè)給料系統(tǒng)根據(jù)組份設(shè)計要求,，實時自動調(diào)節(jié)給料螺桿速度實現(xiàn)兩種喂料的成份控制,；進(jìn)入預(yù)混料倉后，主螺桿擠出系統(tǒng)進(jìn)行均勻混合后并擠出至成型平臺,，從而實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)梯度功能材料的打印成型,。

金屬/陶瓷梯度功能材料3D打印機UPR-241成型尺寸為180mm×240mm×160mm（W×D×H），可通過配套的UPrsie 3D切片軟件自動調(diào)控供料比例（10%-90%）,，實現(xiàn)材料成份的動態(tài)或等比例梯度層的梯度變化,。

●配置了三螺桿雙組份單噴嘴系統(tǒng)，可實現(xiàn)不同種類梯度功能材料打�,�,；
●采用了顆粒熔融擠出成形方式，可基于PIM材料進(jìn)行二次開發(fā)適配,；
●可實現(xiàn)連續(xù)梯度層的整體型梯度功能材料設(shè)計與制備,；
●擠出系統(tǒng)小型化,，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，配備有負(fù)壓吸附成型平臺,，安裝拆卸便捷,，取件方便；
●具有自動進(jìn)料功能,，可實現(xiàn)無人看守長時間打�,。�
●改進(jìn)了內(nèi)置熱風(fēng)控制系統(tǒng),，保證了腔室內(nèi)恒溫環(huán)境,，防止產(chǎn)品開裂。

鎢-銅梯度功能材料3D打印結(jié)構(gòu)樣品展示

支持金屬/陶瓷,、陶瓷/陶瓷,、金屬/金屬不同種類梯度功能材料。適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的梯度功能材料開發(fā)設(shè)計與制備,。

3D打印技術(shù)作為《中國制造2025》,、工業(yè)5.0中未來智能制造的關(guān)鍵，正在不斷改變?nèi)藗兊纳�產(chǎn)和生活方式,。升華三維一直致力于金屬/陶瓷間接3D打印技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用推廣,，定位于金屬/陶瓷間接3D打印設(shè)備、材料和打印服務(wù)提供商,，旨在推動金屬/陶瓷3D打印與傳統(tǒng)制造的深度融合,。

升華三維將順應(yīng)時代潮流，抓住歷史機遇,，堅持技術(shù)創(chuàng)新,，爭當(dāng)行業(yè)龍頭，快速響應(yīng)市場需求,，給客戶帶來高性價比的產(chǎn)品及服務(wù)體驗,。勇拓應(yīng)用邊界，加速傳統(tǒng)制造的智能化升級,，為推進(jìn)增材制造行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展創(chuàng)造更多的價值,。