目前，3D打印依然存在工業(yè)制造上的成本、效率難題，但它卻擁有傳統(tǒng)減法制造無法比擬的設(shè)計(jì)自由度、綠色環(huán)保等優(yōu)勢，所以目前許多行業(yè)和生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)將兩種技術(shù)結(jié)合使用，以充分利用各自的優(yōu)勢。直接3D打印是最常見和廣泛應(yīng)用的技術(shù)，即利用打印機(jī)將材料逐層堆疊起來，直接創(chuàng)建所需的物體，但是它在材料選擇、性能指標(biāo)等方面有“死角”，無法滿足更通用的應(yīng)用場景。為了能更快的推廣和普及3D打印工業(yè)應(yīng)用，升華三維在尋找3D打印出路的迷途中，堅(jiān)定地選擇了有別于主流的間接3D打印，即將3D打印與粉末冶金相結(jié)合的路線。

在CAC2023廣州先進(jìn)陶瓷產(chǎn)業(yè)鏈展覽會上，升華三維攜其特色的粉末擠出打印技術(shù)（Powder Extrusion printing，PEP）解決方案閃亮登場，吸引了眾多專業(yè)觀眾駐足了解。

1、工作流程

PEP具體過程是利用了已發(fā)展成熟的粉末注射成形工藝，結(jié)合獨(dú)立雙噴嘴3D打印系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對材料的控制和成型，可以同時打印或者各自輪流打印金屬和陶瓷材料，實(shí)現(xiàn)不同種類材料的復(fù)合產(chǎn)品開發(fā)。打印完成后，利用粉末注射成形相關(guān)工藝對產(chǎn)品進(jìn)行脫脂和燒結(jié)，因其將熱加工過程轉(zhuǎn)移到燒結(jié)步驟，使得更容易管理熱應(yīng)力；而且燒結(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，使得熱量可以更均勻地施加，從而確保了產(chǎn)品性能的一致性。升華三維目前已具備材料開發(fā)制備、設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)、系統(tǒng)軟件開發(fā)到3D打印工藝、脫脂及燒結(jié)工藝一整套工藝鏈及完整金屬/陶瓷間接3D打印解決方案。

2、技術(shù)特點(diǎn)

PEP技術(shù)成形工藝簡單，無需激光器件，具有低溫成形、高溫成性的特性。可解決像銅等高反射金屬對激光波段吸收率低，對于鉬、鎢、鉭等難熔金屬傳統(tǒng)激光難以達(dá)到其溶點(diǎn)，如鎢合金、黃銅等具有熔點(diǎn)相差較大元素組成的合金材料成分可控性，及復(fù)雜幾何形狀特種陶瓷構(gòu)件等制造加工問題。打印材料制備方便，對原始粉末的球形度和流動性沒有嚴(yán)格要求，適用于粉末冶金工藝所用的粉末材料，并且打印料可循環(huán)利用。為特殊金屬和特種陶瓷材料復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、減重設(shè)計(jì)及制造加工難等開辟了新途徑。

3、應(yīng)用案例

先進(jìn)陶瓷——上海硅酸鹽研究所利用升華三維的大尺寸獨(dú)立雙噴嘴打印機(jī)UPS-556系統(tǒng)，藉由展開的高性能結(jié)構(gòu)陶瓷和陶瓷基復(fù)合材料等應(yīng)用的研究取得重大進(jìn)展，成功制備了碳化硅陶瓷光學(xué)元件等高附加值組件，獲得廣泛關(guān)注。

上海硅酸鹽研究所利用UPS-556成功制備的碳化硅陶瓷光學(xué)元件及其性能（*相關(guān)資料及數(shù)據(jù)來自研究團(tuán)隊(duì)已公開專利）

光學(xué)反射鏡的口徑越大，衍射效應(yīng)越小，意味著光的匯聚能力越強(qiáng)，分辨率就越高。大尺寸、輕量化碳化硅反射鏡的成功制備，可有力支撐國家遙感衛(wèi)星發(fā)展和空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提升我國在遙感探測技術(shù)領(lǐng)域的核心競爭力。

粉末冶金——升華三維助力中南大學(xué)有色金屬成礦預(yù)測與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和湖南工業(yè)大學(xué)成功制造了鈷基金剛石復(fù)合材料。

該科研團(tuán)隊(duì)使用深圳升華三維科技有限公司密煉機(jī)、造粒機(jī)、3D打印機(jī)、脫脂爐和燒結(jié)爐一整套工藝，完成混合、造粒、打印、脫脂和燒結(jié)的加工過程。根據(jù)此工藝制備了鈷基金剛石復(fù)合材料，并與粉末熱壓燒結(jié)樣品進(jìn)行對比，研究其微觀結(jié)構(gòu)特征和性能，發(fā)現(xiàn)即使在最佳溫度下，其樣品的性能也會更好；樣品的密度和持有的性能相比金剛石顆粒提高了。PEP是一種很有前途的技術(shù)，具有制造復(fù)雜形狀或超薄結(jié)構(gòu)的金剛石工具的能力，并有大規(guī)模制造的潛力。

小結(jié)

在升華三維看來，隨著3D打印技術(shù)的成熟及應(yīng)用的不斷擴(kuò)大，間接3D打印技術(shù)的發(fā)展也會越來越快，同時國內(nèi)對間接3D打印的認(rèn)知度和接受度會有新的突破。在間接3D打印應(yīng)用市場上，國內(nèi)外會有更多的復(fù)雜產(chǎn)品批量化打印的市場應(yīng)用案例出現(xiàn)，跟激光類直接3D打印在一些市場選擇上既有差異化的策略，也有直接正面的競爭PK。

升華三維將始終踐行“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，圍繞該技術(shù)路線不斷拓展新工藝，不斷深耕產(chǎn)業(yè)應(yīng)用市場，研發(fā)生產(chǎn)符合規(guī)劃領(lǐng)域和應(yīng)用場景的3D打印設(shè)備和材料，擔(dān)當(dāng)起中國金屬/陶瓷間接3D打印技術(shù)的開拓者和領(lǐng)航者的使命，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(yàn)。

粉體圈 郜白

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