顆粒料擠出3D打印金屬、陶瓷梯度材料，國外已經(jīng)逐漸火了，深圳升華三維是國內的先行者

南極熊導讀：德國Formnext2024展會上，南極熊現(xiàn)場探訪了數(shù)百家3D打印展商，發(fā)現(xiàn)有一個重要的小趨勢：用顆粒料擠出的方式來3D打印金屬或者陶瓷零件，有著和SLM、光固化等大為不同的優(yōu)點，一批國外廠商展出了相關的技術和應用。而在中國，此類技術的先行者是來自深圳的升華三維。

深圳升華三維科技有限公司成立于2017年6月，中國金屬·陶瓷間接3D打印技術的開拓者和領航者。是一家專注于金屬/陶瓷間接3D打印裝備及材料研發(fā)生產(chǎn)的國家高新技術企業(yè)，其品牌升華三維UPRISE 3D是全球化的金屬·陶瓷3D打印裝備及打印材料品牌。

升華三維核心團隊來自中國粉末冶金黃埔軍�！�—中南大學粉末冶金研究院。升華三維踐行“構建3D打印智造世界”的發(fā)展理念，致力于金屬·陶瓷間接3D打印技術的推廣及應用，秉持著“提供卓越的3D打印解決方案及服務”的使命，為國內外各行業(yè)提供從金屬·陶瓷3D打印機、多材料打印、后處理設備到打印服務的高性能間接3D打印整體解決方案�，F(xiàn)已建設成為集3D打印設備、打印原材料、軟件與控制系統(tǒng)、打印工藝、前后處理、質量檢測為一體的全工藝鏈布局的3D打印公司。

由升華三維推出的“3D打印+粉末冶金”相結合的金屬/陶瓷間接3D打印技術——粉末擠出打印技術（Powder Extrusion printing，PEP）。利用了已發(fā)展超過30年、并大規(guī)模應用于電子3C、汽車、醫(yī)療、軍工航天等領域的粉末注射成形技術（PIM）。兩者工藝流程有很多相通之處，結合3D打印對材料的控制和成形，實現(xiàn)最終的金屬零部件個性化定制化生產(chǎn)。在得到具有一定密度和強度的生坯后，利用PIM的相關工藝對產(chǎn)品進行脫脂和燒結，獲得性能一致且優(yōu)良的產(chǎn)品。

PEP工藝流程

PEP技術優(yōu)勢

●3D打印低溫成形，PIM工藝高溫成性，實現(xiàn)高性能結構產(chǎn)品制造
●打印設備采用螺桿擠出顆粒方式，成形工藝簡單，無需激光器件
●利用粉末注射成型（PIM）成熟穩(wěn)定的技術體系，產(chǎn)品一致性好
●打印材料體系豐富，PIM工藝所用粉末材料均可適配
●可實現(xiàn)金屬、陶瓷和金屬/陶瓷復合材料等應用開發(fā)制造
●打印設備、打印材料及打印成本更低，有利于3D打印應用的推廣及普及
●3D打印設備采用獨立雙噴嘴設計，可實現(xiàn)金屬/陶瓷產(chǎn)品快速開發(fā)
●綠色環(huán)保，生坯可重新造粒循環(huán)再使用，有效利用率高

PEP技術有別于利用高強能量束直接熔化材料，同步獲得產(chǎn)品形狀和性能的直接3D打印技術。PEP技術將熱加工過程轉移到燒結步驟，這使得更容易管理熱應力，因燒結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。PEP技術打印材料體系豐富，具有類同于PIM工藝所用的粉末材料，適用于科研教育、工業(yè)制造、航天航空、軍事、生物醫(yī)療、汽車、模具制造等領域生產(chǎn)復雜而輕便的金屬零件。有望取代小批量，高成本的金屬注射成型，大幅降低3D打印成本，并縮短交貨時間。

▲升華三維應用領域

升華三維擁有現(xiàn)代化的研發(fā)辦公環(huán)境和生產(chǎn)車間，研發(fā)人員超過50%，并逐年持續(xù)擴大對設備和材料研發(fā)資金投入；升華三維執(zhí)行產(chǎn)品研發(fā)及生產(chǎn)的高品質標準，并獲得ISO9001質量體系認證，所有的3D打印機和材料均已獲得CE和ROHS認證；升華三維重視品牌價值體系建設，“升華三維”及“UPRISE 3D”目前已經(jīng)獲得中國、美國、歐盟的商標證書；升華三維堅持持續(xù)技術創(chuàng)新，搭建自主知識產(chǎn)權，目前已擁有1項發(fā)明專利、28項實用新型專利、3項外觀新型專利、7項軟件著作權。已申請10項發(fā)明專利、31項實用新型專利及3項外觀新型專利。并于2020年12月獲得國家高新技術企業(yè)稱號；升華三維正在積極開拓中國及國際市場，擴大品牌影響力，銷售網(wǎng)絡目前已覆蓋10多個國家和地區(qū)。

升華三維掌握了金屬/陶瓷間接3D打印技術在打印裝備及其核心器件、成形材料、工藝及軟件等關鍵技術。面對即將爆發(fā)的制造變革和3D打印市場，升華三維已搭建成完整的間接3D打印前后處理工藝流程，涵蓋了材料開發(fā)、3D打印機、脫脂、燒結等全工藝鏈設備。面向科研教育、工業(yè)制造、航天航空、國防、生物醫(yī)療、汽車、模具制造、新能源等領域提供3D打印技術開發(fā)、材料開發(fā)和金屬/陶瓷產(chǎn)品快速開發(fā)制造及規(guī)�；�生產(chǎn)，提供高性能間接3D打印整體制造方案和高價值服務。

基于PEP工藝的獨立雙噴嘴3D打印解決方案

其中核心產(chǎn)品工業(yè)型獨立雙噴嘴3D打印機UPS-250及大尺寸獨立雙噴嘴3D打印機UPS-556均采用獨立雙噴嘴設計，可以同時打印或者各自輪流打印金屬和陶瓷不同種類材料的復合產(chǎn)品開發(fā)，實現(xiàn)復雜結構和產(chǎn)品的成形，具有操作簡單、工業(yè)型、高精度、高質量、高性價比等優(yōu)點，適用于科研教育、工業(yè)制造、航天航空、國防、生物醫(yī)療、汽車、模具制造、新能源等領域的3D打印技術開發(fā)、材料開發(fā)和金屬/陶瓷產(chǎn)品快速開發(fā)制造。

支持打印從不銹鋼、純銅、鎢及鎢合金、高溫合金、硬質合金等金屬材料到氧化鋯、氧化鋁、氮化硅、碳化硅等特種陶瓷材料，以及磷酸鈣、羥基磷灰石等生物陶瓷材料，為3D打印大規(guī)模進入應用市場創(chuàng)造有利的客觀條件。

不同打印材料及產(chǎn)品性能對照表

基于PEP工藝的梯度功能材料3D打印解決方案

基于粉末擠出3D打印技術（PEP）的梯度功能材料打印法，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)梯度層的整體型梯度功能材料的制備。

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)復雜結構梯度功能材料的打印成型。

金屬/陶瓷梯度功能材料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。

●配置了三螺桿雙組份單噴嘴系統(tǒng)，可實現(xiàn)不同種類梯度功能材料打��；
●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)梯度層的整體型梯度功能材料設計與制備；
●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(chǎn)品開裂。

鎢-銅梯度功能材料3D打印結構樣品展示

支持金屬/陶瓷、陶瓷/陶瓷、金屬/金屬不同種類梯度功能材料。適用于復雜結構的梯度功能材料開發(fā)設計與制備。

3D打印技術作為《中國制造2025》、工業(yè)5.0中未來智能制造的關鍵，正在不斷改變人們的生產(chǎn)和生活方式。升華三維一直致力于金屬/陶瓷間接3D打印技術的開發(fā)及應用推廣，定位于金屬/陶瓷間接3D打印設備、材料和打印服務提供商，旨在推動金屬/陶瓷3D打印與傳統(tǒng)制造的深度融合。

升華三維將順應時代潮流，抓住歷史機遇，堅持技術創(chuàng)新，爭當行業(yè)龍頭，快速響應市場需求，給客戶帶來高性價比的產(chǎn)品及服務體驗。勇拓應用邊界，加速傳統(tǒng)制造的智能化升級，為推進增材制造行業(yè)高質量發(fā)展創(chuàng)造更多的價值。