升華三維作為中國金屬·陶瓷間接3D打印技術(shù)的開拓者和引領(lǐng)者，一直致力于金屬/陶瓷間接3D打印技術(shù)的推廣和應(yīng)用。目前已掌握了金屬/陶瓷間接3D打印技術(shù)在打印裝備及核心器件、打印材料、工藝及軟件等關(guān)鍵技術(shù)。公司已搭建了完整的間接3D打印前后處理工藝流程，涵蓋了材料開發(fā)、打印材料密煉造粒機(jī)、3D打印機(jī)、脫脂燒結(jié)爐等全工藝鏈設(shè)備，可為科研教育、工業(yè)制造、航天航空、軍事國防、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，提供高性能間接3D打印整體解決方案和高價值服務(wù)。▲升華三維PEP工藝鏈核心設(shè)備示意圖
鎢及鎢合金是典型的難熔金屬和難成形材料。超高的密度、硬度、光澤度和質(zhì)感，耐腐蝕性、延展性及導(dǎo)熱性好，電性能優(yōu)良，抗拉強(qiáng)度高，低熱膨脹，吸收射線能力強(qiáng)。目前鎢產(chǎn)品制造主要采用粉末冶金方式，其生產(chǎn)產(chǎn)線投入就需要數(shù)百萬甚至千萬，而工藝開發(fā)周期長、模具制作成本高也同樣是困擾傳統(tǒng)工藝制造的難點，且在如何實現(xiàn)鎢的快速原型制造極具挑戰(zhàn)性。因其熔點高、硬度大和脆性大的特點，導(dǎo)致極其容易出現(xiàn)變形、裂痕和夾心等缺陷，甚至無法制備出形狀復(fù)雜的鎢零件。如何攻克鎢的加工難問題是業(yè)內(nèi)不斷探索的重點。3D打印為鎢金屬的制造提供了有別于傳統(tǒng)技術(shù)的新路徑。由升華三維提出的“3D打印+粉末冶金”相結(jié)合的金屬間接3D打印技術(shù)——粉末擠出打印技術(shù)（PEP），為解決鎢合金機(jī)械加工難、復(fù)雜結(jié)構(gòu)生產(chǎn)和減重設(shè)計提供了一種有效的解決途徑。基于升華三維完備的工藝鏈，現(xiàn)已推出了鎢合金打印服務(wù)，不再需要投入巨額加工設(shè)備成本，即可實現(xiàn)高質(zhì)量、高性能的鎢合金產(chǎn)品快速制造。
● 提供完整工藝鏈，無需投入巨額設(shè)備成本；
● 數(shù)字化、無模成型、節(jié)約了制模時間和成本；
● 適合空腔、晶格、中空流道等復(fù)雜結(jié)構(gòu)制備；
● 最大成型尺寸：600*600*600mm;
● 燒結(jié)后的鎢合金構(gòu)件，能達(dá)到或超過傳統(tǒng)工藝制備性能指標(biāo)；
● 一件即可制作，制作周期短；
以下為粉末擠出打印技術(shù)（PEP）在鎢合金3D打印制備工藝流程：
PEP技術(shù)是在(FDM)熔融沉積成型技術(shù)的基礎(chǔ)上，再結(jié)合粉末冶金工藝形成的一種金屬/陶瓷3D打印方法。采用金屬/陶瓷粉體適配粘結(jié)劑通過3D打印專用密煉機(jī)混煉成顆粒材料、然后通過3D打印設(shè)備制備出具有一定密度和強(qiáng)度的生坯，再經(jīng)過3D打印專用脫脂燒結(jié)爐進(jìn)行后處理工藝，從而獲得最終致密和性能優(yōu)異的結(jié)構(gòu)件。為鎢合金在增材制造的應(yīng)用提供有效的制造生產(chǎn)解決方案。升華三維根據(jù)金屬/陶瓷粉體的物性（粒徑分布、形貌、比表面積等）和產(chǎn)品的性能要求，選擇合適的粘接劑配方體系（水基、塑基、蠟基等）進(jìn)行適配，通過密煉機(jī)充分混合密煉高分子粘結(jié)劑與金屬/陶瓷粉末，最后通過造粒機(jī)制備得到粒徑可控的顆粒料材料。開發(fā)出適配升華三維3D打印機(jī)的材料。UPGM-93WNIFE鎢合金顆粒料是升華自主研發(fā)的一種金屬聚合物復(fù)合材料，呈灰色，粒徑在8-14目的近球形顆粒，可應(yīng)用于航空航天、軍事國防、核工業(yè)、工業(yè)制造及飾品等領(lǐng)域的鎢金屬結(jié)構(gòu)件開發(fā)制造。基于PEP技術(shù)，以按照模型設(shè)計 →工藝經(jīng)驗評估/軟件模擬 → 原型法驗證 → 生坯打印的規(guī)范生產(chǎn)流程。通過升華三維3D打印機(jī)系統(tǒng)將顆粒料加熱成熔融膏狀，再擠壓并逐層堆積成形，可得到高精度并具有一定密度和強(qiáng)度的生坯。該系統(tǒng)可實現(xiàn)大尺寸（最大成型體積：500×500×600mm）鎢金屬結(jié)構(gòu)件打印，且具有熱風(fēng)腔體恒溫系統(tǒng)和真空吸附平臺，可有效防止翹邊現(xiàn)象。打印成型后，生坯還需要進(jìn)行脫脂和燒結(jié)過程。
脫脂的作用是從3D打印后的生坯中去除大部分粘結(jié)劑聚合物。脫脂工藝包括水脫脂、溶劑脫脂和催化脫脂。脫脂過程相對簡單，將生胚浸泡于適量的脫脂劑里一段時間，被去除粘結(jié)劑聚合物的生坯稱之為棕胚，將被送至燒結(jié)環(huán)節(jié)從而得到致密的金屬/陶瓷結(jié)構(gòu)部件。升華三維目前已擁有成熟的水基93W-NiFe打印材料。如下圖所示，在脫脂環(huán)節(jié)，使用“處理水脫脂工藝”，溶解脫除粘接劑B；脫脂后，殘留的粘接劑A，使棕坯具有一定的強(qiáng)度，以方便轉(zhuǎn)運(yùn)。而殘留的粘接劑A，將在后續(xù)燒結(jié)過程中高溫去除。獲得的棕坯因在脫脂后存在一定的空隙，其強(qiáng)度和密度較低。基于PEP技術(shù)路線已摸索出合適的燒結(jié)工藝，并可根據(jù)客戶粉體物性調(diào)整燒結(jié)工藝參數(shù)。通過燒結(jié)，殘余的粘結(jié)劑聚合物首先在適當(dāng)?shù)募訜釡囟认卤蝗コ?。?dāng)溫度升高到金屬/陶瓷粒子的熔點以上時，這些粒子開始熔化并增長到密度達(dá)到近乎致密。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。
▲UPGM-93WNIFE鎢合金燒結(jié)件力學(xué)性能需要注意的是，在燒結(jié)過程中，由于粘結(jié)劑聚合物的去除和材料顆粒的生長，會發(fā)生一定比率的收縮，但收縮率是恒定的，UPGM93W-NiFe的收縮比率約23%。設(shè)計和成型步驟將按比例放大，以補(bǔ)償在燒結(jié)步驟中的收縮。燒結(jié)后的鎢合金構(gòu)件，能達(dá)到或超過傳統(tǒng)工藝制備性能指標(biāo)。
▲UPGM-93WNIFE鎢合金燒結(jié)樣品
升華三維鎢合金間接3D打印服務(wù)方案，將為航天、航空、軍事、醫(yī)療以及核工業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域在鎢金屬加工制造及靈活設(shè)計開拓新方向，歡迎新老客戶咨詢洽談。
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