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        深圳升華三維科技有限公司

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        從“粉末冶金”進(jìn)階,看粉末擠出3D 打印技術(shù)如何賦能

        從“粉末冶金”進(jìn)階,看粉末擠出3D 打印技術(shù)如何賦能
        升華三維  2022-08-08  |  閱讀:495

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        從“制造”到“智造”,是全世界人類的夢(mèng)想和追求。如今,隨著智能制造系統(tǒng)的演化和先進(jìn)制造業(yè)的快速發(fā)展,關(guān)鍵材料和核心部件成為制造產(chǎn)業(yè)鏈中的關(guān)鍵增長(zhǎng)點(diǎn),各種先進(jìn)的零部件成形技術(shù)也正在奮力抓住這一機(jī)遇,綻放光彩。

        粉末冶金制造技術(shù)借助節(jié)能節(jié)材、綠色環(huán)保和效率高、精度高等優(yōu)勢(shì),被業(yè)界公認(rèn)為是一種綠色、可持續(xù)的制造工藝技術(shù)。近年來(lái),隨著信息技術(shù)與制造業(yè)的進(jìn)一步深度融合,各種前沿的3D打印技術(shù)也正在煥發(fā)活力,并獲得蓬勃發(fā)展。


        審視

        粉末冶金工藝的關(guān)鍵特點(diǎn)

        粉末冶金技術(shù)集制粉、成形、燒結(jié)等多重工藝于一身,具有低成本、高效率、少(無(wú))污染等顯著特點(diǎn)。同時(shí)其作為增材制造(3D打?。┑闹匾尚凸に嚕侵袊?guó)制造2025的重要一環(huán)。

        根據(jù)配方不同,粉末冶金零件的抗拉強(qiáng)度在170~1200MPa之間,相比傳統(tǒng)零件制造工藝,具有如下特點(diǎn)

        ·某些特殊性能材料的唯一制造方法(目前有很多復(fù)合材料產(chǎn)品性能優(yōu)異, 只能通過(guò)粉末冶金才能加工出來(lái));

        ·加工工藝流程短而簡(jiǎn)單,易于控制(機(jī)械加工十幾道工序才能完成的產(chǎn)品在粉末金屬工藝中,有時(shí)候幾道工序就能實(shí)現(xiàn));

        ·零件接近最終尺寸,表面光潔的,減少后續(xù)加工成本;

        ·節(jié)約能源,原料利用率高, 加工效率高(相對(duì)傳統(tǒng)機(jī)加工切削工藝,粉末冶金節(jié)能60%,材料利用率高達(dá)95%);

        ·制品強(qiáng)度較低;流動(dòng)性較差,形狀受限制;

        ·壓制成形的壓強(qiáng)較高,制品尺寸較?。?nbsp;

        ·壓模成本較高。

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        為推進(jìn)粉末冶金技術(shù)更廣泛的應(yīng)用和發(fā)展,目前粉末注射成形(Powder Injection Molding,PIM)、3D打印技術(shù)等快速成形技術(shù)斬嶄露頭角,使得粉末冶金不斷朝著高致密化成、高性能化、集成化和低成本的方向持續(xù)升級(jí)。


        站在客戶角度

        粉末注射成形再創(chuàng)新

        PIM是一種制造高質(zhì)量精密零件的近凈成形技術(shù),具有常規(guī)粉末冶金和機(jī)加工方法無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。從客戶角度上看,產(chǎn)品的加工能力與成本效益會(huì)成為選擇PIM的主要原因。

        加工能力方面,PIM真正意義上實(shí)現(xiàn)了三維復(fù)雜零件的成形能力,能制造許多復(fù)雜形狀的零件,如各種外部切槽、外螺紋、錐形外表面、交叉孔和盲孔、凹臺(tái)與鍵銷、加強(qiáng)筋板、表面滾花等;由于材料在流動(dòng)狀態(tài)下,均勻填充模腔成形,模腔內(nèi)各點(diǎn)壓力一致,密度一致,可以獲得組織結(jié)構(gòu)均勻、力學(xué)性能優(yōu)異的近凈成形零部件;PIM還可以實(shí)現(xiàn)不同材料零部件的一體化制造,并且材料的適應(yīng)性廣,自動(dòng)化程度高。

        成本效益方面,對(duì)于很多金屬材料體系,PIM粉末成本高,但是PIM方法不像傳統(tǒng)機(jī)加工進(jìn)行切削,因此節(jié)約的成本最好要能夠彌補(bǔ)原材料成本上的差距。同時(shí),PIM的成本效益通常適用于大批量生產(chǎn),只有生產(chǎn)批量足夠大時(shí),才能分?jǐn)偰>叱杀荆环粗?,在生產(chǎn)批量較低時(shí),PIM就失去了話語(yǔ)權(quán)。

        從“粉末冶金”進(jìn)階,看粉末擠出3D 打印技術(shù)如何賦能

        △PEP工藝流程

        為破除PIM過(guò)程中的限制與障礙,發(fā)展3D打印技術(shù)成為大勢(shì)所趨?!?D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),在國(guó)內(nèi)由升華三維首推。它的基本工藝過(guò)程是:首先將金屬/陶瓷粉末與有機(jī)粘結(jié)劑均勻混合造粒,然后經(jīng)3D打印機(jī)成形后,將成形坯(生坯)中的粘結(jié)劑脫離,最后經(jīng)燒結(jié)致密化,獲得性能一致且優(yōu)良的產(chǎn)品。

        從“粉末冶金”進(jìn)階,看粉末擠出3D 打印技術(shù)如何賦能

        △PEP解決方案的三大特征

        PEP技術(shù)利用成熟的粉末冶金技術(shù)進(jìn)行再創(chuàng)新,創(chuàng)新性地通過(guò)3D打印實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的控制和成形,滿足客戶所需的金屬/陶瓷零件的個(gè)性化定制。PEP方法通過(guò)無(wú)模具化的制備,節(jié)省了模具開發(fā)的制造和時(shí)間成本;拓展了高難度、高復(fù)雜性零件的加工能力,例如實(shí)現(xiàn)純銅隨形冷卻流道的設(shè)計(jì)制造,復(fù)雜結(jié)構(gòu)碳化硅陶瓷的大尺寸、輕量化、一體化制備等;提供了較直接3D打印技術(shù)成形更優(yōu)的精度,打印設(shè)備、材料性價(jià)比更高,更有利用3D打印應(yīng)用的推廣及普及。

        PEP 3D打印成功應(yīng)用得益于以下優(yōu)勢(shì)組合

        從“粉末冶金”進(jìn)階,看粉末擠出3D 打印技術(shù)如何賦能


        寫在后面

        這一切以用戶需求及行業(yè)應(yīng)用為導(dǎo)向

        從“粉末冶金”進(jìn)階,看粉末擠出3D 打印技術(shù)如何賦能

        他山之石可以攻玉,傳統(tǒng)粉末冶金和新型PEP 3D打印并不是替代關(guān)系,而是迭代關(guān)系、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),是智造發(fā)展的未來(lái)之路,是粉末冶金和數(shù)字技術(shù)融合發(fā)展之路、共生共贏之路。

        目前應(yīng)用于航空、航天、船舶、核電等現(xiàn)代工業(yè)的關(guān)鍵零構(gòu)架件正朝著復(fù)雜化、一體化、輕量化、高性能化方向發(fā)展,PEP 3D技術(shù)也已證實(shí)可滿足成形要求,成為高科技領(lǐng)域關(guān)鍵材料和核心部件制備鏈條中的一環(huán),而且正以新優(yōu)勢(shì)更好地為粉末冶金“賦能“。

        從“粉末冶金”進(jìn)階,看粉末擠出3D 打印技術(shù)如何賦能

        “賦能”并不是一個(gè)概念。升華三維團(tuán)隊(duì)目前已經(jīng)在該技術(shù)基礎(chǔ)上積累和沉淀了近10年,現(xiàn)在正在考慮“下一步進(jìn)階”,以用戶需求及行業(yè)應(yīng)用為導(dǎo)向,為“構(gòu)建3D打印的智造世界”做出更多探索和實(shí)踐。整個(gè)未來(lái),我們都將穩(wěn)步前行,以數(shù)字化技術(shù)為粉末冶金高效賦能,為粉末冶金打開更為廣闊的天地作出貢獻(xiàn)。

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