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重新定義金屬/陶瓷制造邊界，升華三維工業(yè)型獨立雙噴嘴打印機(jī)UPS-250詳析

升華三維 2025-04-03 | 閱讀：71

工業(yè)級3D打印正處于從 "樣品試制" 到 "批量生產(chǎn)" 的進(jìn)階階段。據(jù)《Wohlers Report 2025》報告數(shù)據(jù)顯示，2024年全球3D打印行業(yè)總收入達(dá) 219 億美元（約1588億人民幣），中國是全球增長最快的市場之一，2024年市場規(guī)模約500億人民幣（占全球1/3）。預(yù)計到2034年市場規(guī)模將達(dá)115億美元，10年復(fù)合年增長率為18%，增材制造在工業(yè)應(yīng)用輻射市場將達(dá)數(shù)千億美元。

▲增材制造市場預(yù)測 ?《Wohlers Report 2025》

PEP 技術(shù)：工業(yè)級3D打印的革新引擎

升華三維PEP技術(shù)是金屬與陶瓷間接3D打印領(lǐng)域的革新性突破。該技術(shù)巧妙融合了傳統(tǒng)粉末冶金工藝與增材制造的靈活性，通過將金屬或陶瓷粉末與聚合物粘合劑混合成顆粒材料，經(jīng)高溫熔融擠出成型，再通過脫脂燒結(jié)工藝獲得致密的高性能部件。

▲粉末擠出打?。≒EP）技術(shù)原理圖 ?升華三維

PEP工藝突破了傳統(tǒng)光固化技術(shù)的材料限制，目前已主動開發(fā)了鎢合金、硬質(zhì)合金、碳化硅、氮化硅等30余種高性能金屬/陶瓷材料；
PEP與常見激光成型等技術(shù)相比，有效規(guī)避了材料成分可控性差、高成本等瓶頸，尤其在難熔金屬（如鎢合金）和高精度陶瓷領(lǐng)域表現(xiàn)卓越；
相比傳統(tǒng)粉末冶金工藝、PEP體現(xiàn)出了3D打印的獨特優(yōu)勢，可實現(xiàn)金屬/陶瓷復(fù)雜型、中空結(jié)構(gòu)、輕量一體化設(shè)計制造，不僅能降低生產(chǎn)成本，更將制造周期縮短至傳統(tǒng)方法的1/3。成為推動航天、核工業(yè)、國防工業(yè)、醫(yī)療等高精尖領(lǐng)域革新的關(guān)鍵力量。

UPS-250：雙噴嘴協(xié)同，定義多材料復(fù)合制造新方式

隨著工業(yè)制造對復(fù)雜零部件需求的增加，傳統(tǒng)3D打印設(shè)備在材料兼容性和工藝融合局限性逐漸顯現(xiàn)。作為PEP技術(shù)的典型載體，工業(yè)型獨立雙噴嘴3D打印機(jī)UPS-250應(yīng)運而生，填補(bǔ)了金屬和陶瓷多材料復(fù)合打印設(shè)備市場的空白，通過獨立雙噴嘴設(shè)計獨特成型方式，實現(xiàn)了金屬與陶瓷材料的同時或輪流打印，成為科研與工業(yè)領(lǐng)域的新寵。

功能亮點：雙噴嘴的無限可能

多材料復(fù)合打印：獨立雙噴嘴可同時或交替打印金屬與陶瓷，實現(xiàn)“一機(jī)多材”，例如外層耐磨陶瓷+內(nèi)層高強(qiáng)金屬的復(fù)合結(jié)構(gòu)；或開發(fā)梯度功能材料產(chǎn)品，充分釋放設(shè)計自由度，這一設(shè)計解決了傳統(tǒng)單噴嘴設(shè)備需頻繁更換材料的痛點，生產(chǎn)效率提升40%以上。

全材料兼容：適配金屬/陶瓷顆粒料，覆蓋PIM（粉末注射成型）工藝材料體系，滿足主流需求，且支持循環(huán)利用，降低廢料率。

智能打印模式：支持鏡像復(fù)制、支撐連接層、雙材料復(fù)合等打印模式，滿足復(fù)雜懸空結(jié)構(gòu)、批量生產(chǎn)及功能分區(qū)需求。

工業(yè)級穩(wěn)定性：配備真空吸附平臺、高溫耐磨噴嘴（耐溫超300℃）及熱風(fēng)恒溫腔體（室溫-70℃可調(diào)），確保長時間連續(xù)打印的精度與可靠性。

恒溫精準(zhǔn)控制：熱風(fēng)腔體恒溫系統(tǒng)（室溫~70℃可調(diào)）配合真空吸附平臺，防止材料收縮變形，確保層厚精度達(dá)±0.05mm。

自動化與便捷性：UPS-250配備自動進(jìn)料系統(tǒng)，單個擠出系統(tǒng)儲料量約1L，可滿足1mm以下噴嘴連續(xù)打印24h以上，減少了人工干預(yù)，提高了打印效率。同時，設(shè)備具備噴嘴自動擦拭功能，有效緩解噴嘴粘料現(xiàn)象，保障打印過程的順利進(jìn)行。

能效與環(huán)境適應(yīng)性：UPS-250采用單相220V電源供電，整機(jī)功率僅4KW，適用于常規(guī)辦公和工廠環(huán)境，兼顧能效與工業(yè)級性能。

關(guān)鍵參數(shù)

應(yīng)用領(lǐng)域

適用于各應(yīng)用領(lǐng)域的間接3D打印工藝開發(fā)、材料開發(fā)及大尺寸金屬/陶瓷產(chǎn)品快速開發(fā)制造。

應(yīng)用創(chuàng)新：重塑特種金屬和先進(jìn)陶瓷工業(yè)格局

典型應(yīng)用案例

UPS-250 的技術(shù)優(yōu)勢正在多個領(lǐng)域轉(zhuǎn)化為實際生產(chǎn)力：

在科研領(lǐng)域，天津大學(xué)團(tuán)隊等使用UPS-250成功打印出93W-4.6Ni-2.4Fe生坯零件。系統(tǒng)地研究了燒結(jié)后處理對粉末擠壓3D打印和液相燒結(jié)固化的93W-4.6Ni-2.4Fe鎢重合金微觀結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能的影響。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際期刊《Additive Manufacturing》上。

▲通過PEP技術(shù)制備高比重鎢合金 ?來源《Additive Manufacturing》

中南大學(xué)粉末冶金國家重點實驗室與株洲金韋硬質(zhì)合金有限公司科研團(tuán)隊，在3D打印梯度硬質(zhì)合金在PDC襯底的應(yīng)用研究中，采用PEP工藝的獨立雙噴嘴3D打印機(jī)UPS-250預(yù)置了僅外層貧碳的雙層硬質(zhì)合金生坯，通過預(yù)燒結(jié)滲碳制備了三組新型 FGCCs。為高性能PDC襯底雙材料增材制造提供了解決思路。該研究成果發(fā)表在國際頂級期刊《Ceramics International》上。

▲雙層硬質(zhì)合金3D打印模型示意圖 ?Ceramics International

▲燒結(jié)與滲碳樣品宏觀形貌與金相圖 ?Ceramics International

在難熔金屬應(yīng)用領(lǐng)域：PEP具有低溫成型、高溫成性的特性，可有效地解決其他3D打印難熔金屬過程中極易出現(xiàn)的變形、裂紋、孔洞等問題，從而確保了產(chǎn)品性能一致性。且相比傳統(tǒng)粉末冶金工藝，充分發(fā)揮了3D打印的優(yōu)勢，實現(xiàn)難熔金屬復(fù)雜結(jié)構(gòu)的快速制備，可加快產(chǎn)品的開發(fā)與商業(yè)化時間。通過UPS-250設(shè)備實現(xiàn)難熔金屬復(fù)雜部件的一體化制備和小批量生產(chǎn)，能顯著減少難金屬（如鎢合金)產(chǎn)品的加工工序，且良品率高，節(jié)省了大量應(yīng)用開發(fā)投入及生產(chǎn)成本。

▲PEP工藝制備的難熔金屬應(yīng)用樣品 @升華三維

在生物植入領(lǐng)域：PEP技術(shù)的顆粒材料融熔擠出成型方式，在打印件的表面光潔度有限，但是在結(jié)合多孔晶格填充結(jié)構(gòu)打印后，會具有對生物陶瓷植入物獨特需求的高接觸面積和低表面質(zhì)量的結(jié)構(gòu)特性，而這可以更好地適應(yīng)生物血肉滲入和生長。升華三維現(xiàn)階段已經(jīng)開發(fā)有氮化硅、氧化鋯、羥基磷灰石等生物陶瓷材料，且已與多個醫(yī)療器械研究機(jī)構(gòu)建立合作，通過UPS-250設(shè)備及整體工藝，共同探索PEP工藝在陶瓷植入體方向的應(yīng)用。

▲3D打印氮化硅人工椎體 ?升華三維

重新定義金屬/陶瓷制造邊界

升華三維UPS-250憑借多材料復(fù)合能力、工業(yè)級精度與開放式材料生態(tài)，正重新定義金屬/陶瓷制造的邊界。無論是科研機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新探索，還是工業(yè)界的量產(chǎn)需求，這款設(shè)備都以“技術(shù)普惠”的姿態(tài)，為制造業(yè)智能化升級提供堅實支撐。未來，隨著PEP技術(shù)的持續(xù)迭代，金屬與陶瓷的“共舞”將迸發(fā)出更多顛覆性應(yīng)用，而升華三維無疑站在了這一浪潮的前沿。

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