目前,3D打(da)印(yin)(yin)依然存(cun)在(zai)工业(ye)(ye)制造上的(de)(de)(de)成本、效(xiao)率难题,但它(ta)却拥有传(chuan)统减法(fa)制造无(wu)法(fa)比拟的(de)(de)(de)设计自(zi)由度、绿(lv)色环(huan)保等(deng)优势(shi),所以目前许多行业(ye)(ye)和(he)生产企业(ye)(ye)已经(jing)将(jiang)(jiang)两种技术(shu)结(jie)合使用,以充分利(li)用各自(zi)的(de)(de)(de)优势(shi)。直接(jie)(jie)3D打(da)印(yin)(yin)是(shi)(shi)最常见和(he)广(guang)泛(fan)应(ying)(ying)用的(de)(de)(de)技术(shu),即(ji)利(li)用打(da)印(yin)(yin)机将(jiang)(jiang)材料逐层(ceng)堆(dui)叠(die)起来,直接(jie)(jie)创建(jian)所需的(de)(de)(de)物体,但是(shi)(shi)它(ta)在(zai)材料选择、性(xing)能(neng)(neng)指(zhi)标等(deng)方面有“死角(jiao)”,无(wu)法(fa)满足更(geng)通用的(de)(de)(de)应(ying)(ying)用场景。为(wei)了能(neng)(neng)更(geng)快的(de)(de)(de)推广(guang)和(he)普(pu)及3D打(da)印(yin)(yin)工业(ye)(ye)应(ying)(ying)用,升华三维在(zai)寻找3D打(da)印(yin)(yin)出路的(de)(de)(de)迷途中,坚定地选择了有别于(yu)主流(liu)的(de)(de)(de)间(jian)接(jie)(jie)3D打(da)印(yin)(yin),即(ji)将(jiang)(jiang)3D打(da)印(yin)(yin)与粉末(mo)冶金相结(jie)合的(de)(de)(de)路线。
在CAC2023广州先进陶瓷产业(ye)链展览会上,升华三维携其特色的粉末挤出(chu)打印技术(Powder Extrusion printing,PEP)解(jie)决方案闪亮登场,吸引了(le)众多(duo)专业(ye)观众驻足了(le)解(jie)。
1、工作流程
PEP具体过程是(shi)利(li)用(yong)了已(yi)发(fa)展成(cheng)(cheng)熟的(de)粉(fen)末注射(she)成(cheng)(cheng)形(xing)工(gong)(gong)艺(yi)(yi)(yi),结(jie)(jie)合(he)独立双(shuang)喷嘴3D打(da)(da)印(yin)系统来实(shi)现(xian)对(dui)材料(liao)的(de)控制和成(cheng)(cheng)型,可以同(tong)时打(da)(da)印(yin)或者各自(zi)轮流打(da)(da)印(yin)金属和陶瓷(ci)材料(liao),实(shi)现(xian)不同(tong)种类材料(liao)的(de)复合(he)产(chan)(chan)品开(kai)发(fa)。打(da)(da)印(yin)完成(cheng)(cheng)后,利(li)用(yong)粉(fen)末注射(she)成(cheng)(cheng)形(xing)相关工(gong)(gong)艺(yi)(yi)(yi)对(dui)产(chan)(chan)品进行脱脂(zhi)和烧(shao)(shao)结(jie)(jie),因其将热(re)加(jia)工(gong)(gong)过程转移到烧(shao)(shao)结(jie)(jie)步骤,使得更容易管(guan)理热(re)应力;而且(qie)烧(shao)(shao)结(jie)(jie)温度低于(yu)其他(ta)类型的(de)直接3D打(da)(da)印(yin)工(gong)(gong)艺(yi)(yi)(yi)中所(suo)需的(de)完全熔化温度,使得热(re)量可以更均(jun)匀地施加(jia),从而确保(bao)了产(chan)(chan)品性(xing)(xing)能的(de)一(yi)致(zhi)性(xing)(xing)。升(sheng)华三(san)维(wei)目前已(yi)具备材料(liao)开(kai)发(fa)制备、设备研发(fa)生产(chan)(chan)、系统软件开(kai)发(fa)到3D打(da)(da)印(yin)工(gong)(gong)艺(yi)(yi)(yi)、脱脂(zhi)及(ji)烧(shao)(shao)结(jie)(jie)工(gong)(gong)艺(yi)(yi)(yi)一(yi)整(zheng)(zheng)套工(gong)(gong)艺(yi)(yi)(yi)链及(ji)完整(zheng)(zheng)金属/陶瓷(ci)间(jian)接3D打(da)(da)印(yin)解(jie)决方案。
2、技术特点
PEP技术成形(xing)工(gong)(gong)(gong)艺简单,无(wu)需激光(guang)器件,具(ju)有低温成形(xing)、高温成性(xing)的特(te)(te)性(xing)。可(ke)解决像铜等高反射金属对激光(guang)波(bo)段吸收率低,对于(yu)钼、钨、钽等难(nan)(nan)熔金属传统激光(guang)难(nan)(nan)以达到其溶点,如钨合金、黄铜等具(ju)有熔点相差较大元素组成的合金材(cai)料(liao)(liao)成分可(ke)控(kong)性(xing),及复杂几何形(xing)状(zhuang)特(te)(te)种陶(tao)瓷构件等制(zhi)造加工(gong)(gong)(gong)问题。打印(yin)材(cai)料(liao)(liao)制(zhi)备方便,对原始(shi)粉末的球(qiu)形(xing)度和流动性(xing)没有严格(ge)要求,适用于(yu)粉末冶金工(gong)(gong)(gong)艺所用的粉末材(cai)料(liao)(liao),并且打印(yin)料(liao)(liao)可(ke)循环利用。为特(te)(te)殊金属和特(te)(te)种陶(tao)瓷材(cai)料(liao)(liao)复杂结构设(she)计、减重(zhong)设(she)计及制(zhi)造加工(gong)(gong)(gong)难(nan)(nan)等开(kai)辟了新途径。
3、应(ying)用案(an)例
先进陶(tao)瓷——上海硅酸盐研究(jiu)所利用升华三维(wei)的(de)大(da)尺寸独立双(shuang)喷嘴打印机UPS-556系统(tong),藉(jie)由展开的(de)高性能(neng)结构(gou)陶瓷和陶瓷基复合材料等应用的(de)研究(jiu)取得(de)重大(da)进展,成功制备了碳化硅陶瓷光学元件等高附(fu)加值组件,获得(de)广泛关注。
上海(hai)硅酸盐(yan)研究所利(li)用UPS-556成功(gong)制备的碳化硅陶瓷光学元件及其性能(*相关资料及数据来自研究团队已公(gong)开专利(li))
光学反射(she)镜的口径越大,衍射(she)效应越小,意(yi)味着光的汇(hui)聚能力越强,分辨(bian)率就越高。大尺寸、轻量化碳化硅(gui)反射(she)镜的成(cheng)功制备,可有力支撑国家(jia)遥(yao)感卫星发(fa)展(zhan)和空间基础设施建设,提升我国在(zai)遥(yao)感探测技(ji)术(shu)领(ling)域的核心竞(jing)争力。
粉末冶金(jin)——升华三(san)维助(zhu)力中南大学有色金(jin)属成矿预测与地质环(huan)境监(jian)测教育部重点(dian)实(shi)验室(shi)和(he)湖南工(gong)业(ye)大学成功制造了(le)钴基金(jin)刚石复合材料(liao)。
该(gai)科(ke)研团队(dui)使用深圳升华三维科(ke)技有(you)(you)(you)限公司密(mi)炼机(ji)、造粒机(ji)、3D打(da)印机(ji)、脱脂(zhi)炉(lu)和(he)烧(shao)结(jie)炉(lu)一整套工艺,完成混合(he)、造粒、打(da)印、脱脂(zhi)和(he)烧(shao)结(jie)的(de)加(jia)工过程(cheng)。根据(ju)此工艺制备了钴基金刚(gang)石复合(he)材料,并与(yu)粉末热压烧(shao)结(jie)样(yang)品(pin)进行对比(bi)(bi),研究其微观结(jie)构特征和(he)性(xing)(xing)能(neng),发现即使在(zai)最佳温度(du)下,其样(yang)品(pin)的(de)性(xing)(xing)能(neng)也会(hui)更好(hao);样(yang)品(pin)的(de)密(mi)度(du)和(he)持(chi)有(you)(you)(you)的(de)性(xing)(xing)能(neng)相比(bi)(bi)金刚(gang)石颗(ke)粒提高了。PEP是一种(zhong)很有(you)(you)(you)前途的(de)技术,具(ju)有(you)(you)(you)制造复杂形状或(huo)超薄结(jie)构的(de)金刚(gang)石工具(ju)的(de)能(neng)力,并有(you)(you)(you)大规模(mo)制造的(de)潜力。
小结(jie)
在(zai)升(sheng)华三(san)维看(kan)来(lai),随着3D打(da)(da)印技术(shu)的成熟及应(ying)用的不断扩大,间接(jie)3D打(da)(da)印技术(shu)的发展也(ye)会越(yue)来(lai)越(yue)快,同时国内对间接(jie)3D打(da)(da)印的认知(zhi)度和接(jie)受度会有(you)(you)新(xin)的突破。在(zai)间接(jie)3D打(da)(da)印应(ying)用市场(chang)(chang)上(shang),国内外(wai)会有(you)(you)更多的复杂产品批(pi)量化打(da)(da)印的市场(chang)(chang)应(ying)用案例出现,跟激(ji)光类直接(jie)3D打(da)(da)印在(zai)一些(xie)市场(chang)(chang)选择(ze)上(shang)既有(you)(you)差异化的策略(lve),也(ye)有(you)(you)直接(jie)正面的竞争(zheng)PK。
升华(hua)三维将始(shi)终践行(xing)“构建3D打印智造世界(jie)”的(de)发(fa)展(zhan)理念,致力于金属(shu)(shu)/陶(tao)瓷间(jian)接(jie)3D打印技术的(de)推广及应(ying)(ying)用,围绕该技术路(lu)线不断(duan)拓展(zhan)新工艺,不断(duan)深耕产(chan)业(ye)应(ying)(ying)用市场(chang),研发(fa)生产(chan)符(fu)合(he)规划领域和(he)应(ying)(ying)用场(chang)景的(de)3D打印设备和(he)材料,担当(dang)起中国(guo)金属(shu)(shu)/陶(tao)瓷间(jian)接(jie)3D打印技术的(de)开拓者(zhe)和(he)领航者(zhe)的(de)使(shi)命,快速响应(ying)(ying)市场(chang)需求,给(ji)客户带来(lai)高性(xing)价(jia)比的(de)产(chan)品及服务体验。
粉体圈 郜(gao)白