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功能梯度材料(FGM) 是兩種或多種材料復合且成份和結構呈連續(xù)梯度變化的一種新型復合材料，是應現(xiàn)代航天航空工業(yè)等高技術領域的需要，為滿足在極限環(huán)境下能反復地正常工作而發(fā)展起來的一種新型功能材料。它的設計要求功能、性能隨機件內部位置的變化而變化，通過優(yōu)化構件的整體性能而得以滿足。

自升華三維成立以來，一直致力于金屬/陶瓷間接3D打印技術的開發(fā)及應用推廣。借助自主研發(fā)的粉末擠出打印技術（Powder Extrusion printing，PEP）積極推動金屬/陶瓷3D打印與傳統(tǒng)制造的深度融合。現(xiàn)已建成了完整的間接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、3D打印機、脫脂燒結爐等全工藝鏈設備，可提供高性能間接3D打印整體解決方案。

▲升華三維PEP工藝鏈核心設備示意圖

5月7日，在亞太增材制造行業(yè)旗艦展—2024 TCT亞洲展上，升華三維正式發(fā)布了最新研發(fā)的金屬/陶瓷功能梯度材料3D打印機UPR-241。升華三維聯(lián)合創(chuàng)始人劉業(yè)博士在會上分享了PEP技術的發(fā)展進程，并對最新研發(fā)的新型金屬/陶瓷梯度3D打印裝備的功能特點及獨特優(yōu)勢進行了全面解析。

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

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控。雙側給料系統(tǒng)根據(jù)組份設計要求，實時自動調節(jié)給料螺桿速度實現(xiàn)兩種喂料的成份控制；進入預混料倉后，主螺桿擠出系統(tǒng)進行均勻混合后并擠出至成型平臺，從而實現(xiàn)復雜結構功能梯度材料的打印成型。

金屬/陶瓷功能梯度材料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。

功能梯度材料3D打印機UPR-241主要優(yōu)點：

• 配置了三螺桿雙組份單噴嘴系統(tǒng)，可實現(xiàn)不同種類功能梯度材料打??；

• 采用了顆粒熔融擠出成形方式，可基于PIM材料進行二次開發(fā)適配；

• 可實現(xiàn)連續(xù)梯度層的整體型功能梯度材料設計與制備；

• 擠出系統(tǒng)小型化，設備結構緊湊，配備有負壓吸附成型平臺，安裝拆卸便捷，取件方便；

• 具有自動進料功能，可實現(xiàn)無人看守長時間打??；

• 改進了內置熱風控制系統(tǒng)，保證了腔室內恒溫環(huán)境，防止產品開裂。

▲鎢-銅功能梯度材料3D打印結構樣品展示

支持金屬/陶瓷、陶瓷/陶瓷、金屬/金屬不同種類功能梯度材料。適用于復雜結構的功能梯度材料開發(fā)設計與制備。

升華三維堅持守正創(chuàng)新，創(chuàng)無限可能。UPR-241的發(fā)布，不僅可以為金屬/陶瓷梯度材料設計提供最佳的組份控制和梯度分布，幫助功能梯度新材料的開發(fā)提供設計模擬和試驗支持。還將以其獨特的三螺桿雙組份單噴嘴擠出系統(tǒng)，實現(xiàn)高效的材料混合及實時精準調控，大幅優(yōu)化了梯度材料制備工藝和材料成本，為金屬/陶瓷梯度材料制備工藝的開發(fā)帶來了全新的解決方案。