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

南極熊導(dǎo)讀：德國(guó)Formnext2024展會(huì)上，南極熊現(xiàn)場(chǎng)探訪(fǎng)了數(shù)百家3D打印展商，發(fā)現(xiàn)有一個(gè)重要的小趨勢(shì)：用顆粒料擠出的方式來(lái)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(diǎn)，一批國(guó)外廠商展出了相關(guān)的技術(shù)和應(yīng)用。而在中國(guó)，此類(lèi)技術(shù)的先行者是來(lái)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(guó)金屬·陶瓷間接3D打印技術(shù)的開(kāi)拓者和領(lǐng)航者。是一家專(zhuān)注于金屬/陶瓷間接3D打印裝備及材料研發(fā)生產(chǎn)的國(guó)家高新技術(shù)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(tuán)隊(duì)來(lái)自中國(guó)粉末冶金黃埔軍校——中南大學(xué)粉末冶金研究院。升華三維踐行“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，秉持著“提供卓越的3D打印解決方案及服務(wù)”的使命，為國(guó)內(nèi)外各行業(yè)提供從金屬·陶瓷3D打印機(jī)、多材料打印、后處理設(shè)備到打印服務(wù)的高性能間接3D打印整體解決方案�，F(xiàn)已建設(shè)成為集3D打印設(shè)備、打印原材料、軟件與控制系統(tǒng)、打印工藝、前后處理、質(zhì)量檢測(cè)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(jié)合的金屬/陶瓷間接3D打印技術(shù)——粉末擠出打印技術(shù)（Powder Extrusion printing，PEP）。利用了已發(fā)展超過(guò)30年、并大規(guī)模應(yīng)用于電子3C、汽車(chē)、醫(yī)療、軍工航天等領(lǐng)域的粉末注射成形技術(shù)（PIM）。兩者工藝流程有很多相通之處，結(jié)合3D打印對(duì)材料的控制和成形，實(shí)現(xiàn)最終的金屬零部件個(gè)性化定制化生產(chǎn)。在得到具有一定密度和強(qiáng)度的生坯后，利用PIM的相關(guān)工藝對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行脫脂和燒結(jié)，獲得性能一致且優(yōu)良的產(chǎn)品。

PEP工藝流程

PEP技術(shù)優(yōu)勢(shì)

●3D打印低溫成形，PIM工藝高溫成性，實(shí)現(xiàn)高性能結(jié)構(gòu)產(chǎn)品制造
●打印設(shè)備采用螺桿擠出顆粒方式，成形工藝簡(jiǎn)單，無(wú)需激光器件
●利用粉末注射成型（PIM）成熟穩(wěn)定的技術(shù)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(shí)現(xiàn)金屬、陶瓷和金屬/陶瓷復(fù)合材料等應(yīng)用開(kāi)發(fā)制造
●打印設(shè)備、打印材料及打印成本更低，有利于3D打印應(yīng)用的推廣及普及
●3D打印設(shè)備采用獨(dú)立雙噴嘴設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)金屬/陶瓷產(chǎn)品快速開(kāi)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(shù)有別于利用高強(qiáng)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(shù)。PEP技術(shù)將熱加工過(guò)程轉(zhuǎn)移到燒結(jié)步驟，這使得更容易管理熱應(yīng)力，因燒結(jié)溫度低于其他類(lèi)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(shù)打印材料體系豐富，具有類(lèi)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(chē)、模具制造等領(lǐng)域生產(chǎn)復(fù)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(shí)間。

▲升華三維應(yīng)用領(lǐng)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(chē)間，研發(fā)人員超過(guò)50%，并逐年持續(xù)擴(kuò)大對(duì)設(shè)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(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，并獲得ISO9001質(zhì)量體系認(rèn)證，所有的3D打印機(jī)和材料均已獲得CE和ROHS認(rèn)證；升華三維重視品牌價(jià)值體系建設(shè)，“升華三維”及“UPRISE 3D”目前已經(jīng)獲得中國(guó)、美國(guó)、歐盟的商標(biāo)證書(shū)；升華三維堅(jiān)持持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新，搭建自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，目前已擁有1項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利、28項(xiàng)實(shí)用新型專(zhuān)利、3項(xiàng)外觀新型專(zhuān)利、7項(xiàng)軟件著作權(quán)。已申請(qǐng)10項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利、31項(xiàng)實(shí)用新型專(zhuān)利及3項(xiàng)外觀新型專(zhuān)利。并于2020年12月獲得國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)稱(chēng)號(hào)；升華三維正在積極開(kāi)拓中國(guó)及國(guó)際市場(chǎng)，擴(kuò)大品牌影響力，銷(xiāo)售網(wǎng)絡(luò)目前已覆蓋10多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。

升華三維掌握了金屬/陶瓷間接3D打印技術(shù)在打印裝備及其核心器件、成形材料、工藝及軟件等關(guān)鍵技術(shù)。面對(duì)即將爆發(fā)的制造變革和3D打印市場(chǎng)，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(kāi)發(fā)、3D打印機(jī)、脫脂、燒結(jié)等全工藝鏈設(shè)備。面向科研教育、工業(yè)制造、航天航空、國(guó)防、生物醫(yī)療、汽車(chē)、模具制造、新能源等領(lǐng)域提供3D打印技術(shù)開(kāi)發(fā)、材料開(kāi)發(fā)和金屬/陶瓷產(chǎn)品快速開(kāi)發(fā)制造及規(guī)模化生產(chǎn)，提供高性能間接3D打印整體制造方案和高價(jià)值服務(wù)。

基于PEP工藝的獨(dú)立雙噴嘴3D打印解決方案

其中核心產(chǎn)品工業(yè)型獨(dú)立雙噴嘴3D打印機(jī)UPS-250及大尺寸獨(dú)立雙噴嘴3D打印機(jī)UPS-556均采用獨(dú)立雙噴嘴設(shè)計(jì)，可以同時(shí)打印或者各自輪流打印金屬和陶瓷不同種類(lèi)材料的復(fù)合產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品的成形，具有操作簡(jiǎn)單、工業(yè)型、高精度、高質(zhì)量、高性?xún)r(jià)比等優(yōu)點(diǎn)，適用于科研教育、工業(yè)制造、航天航空、國(guó)防、生物醫(yī)療、汽車(chē)、模具制造、新能源等領(lǐng)域的3D打印技術(shù)開(kāi)發(fā)、材料開(kāi)發(fā)和金屬/陶瓷產(chǎn)品快速開(kāi)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(zhì)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(jìn)入應(yīng)用市場(chǎng)創(chuàng)造有利的客觀條件。

不同打印材料及產(chǎn)品性能對(duì)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(shù)（PEP）的梯度功能材料打印法，采用顆粒材料、按梯度設(shè)計(jì)自動(dòng)調(diào)控混合打印成型，工序簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)自由度高，可實(shí)現(xiàn)材料的梯度連續(xù)性變化。可結(jié)合傳統(tǒng)粉末冶金法的后處理工藝，實(shí)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(guò)三個(gè)階段實(shí)現(xiàn)成份控制、混合與擠出材料組份的實(shí)時(shí)調(diào)控。雙側(cè)給料系統(tǒng)根據(jù)組份設(shè)計(jì)要求，實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)給料螺桿速度實(shí)現(xiàn)兩種喂料的成份控制；進(jìn)入預(yù)混料倉(cāng)后，主螺桿擠出系統(tǒng)進(jìn)行均勻混合后并擠出至成型平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)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(jī)UPR-241成型尺寸為180mm×240mm×160mm（W×D×H），可通過(guò)配套的UPrsie 3D切片軟件自動(dòng)調(diào)控供料比例（10%-90%），實(shí)現(xiàn)材料成份的動(dòng)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(shí)現(xiàn)不同種類(lèi)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(jìn)行二次開(kāi)發(fā)適配；
●可實(shí)現(xiàn)連續(xù)梯度層的整體型梯度功能材料設(shè)計(jì)與制備；
●擠出系統(tǒng)小型化，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，配備有負(fù)壓吸附成型平臺(tái)，安裝拆卸便捷，取件方便；
●具有自動(dòng)進(jìn)料功能，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人看守長(zhǎng)時(shí)間打��；
●改進(jìn)了內(nèi)置熱風(fēng)控制系統(tǒng)，保證了腔室內(nèi)恒溫環(huán)境，防止產(chǎn)品開(kāi)裂。

鎢-銅梯度功能材料3D打印結(jié)構(gòu)樣品展示

支持金屬/陶瓷、陶瓷/陶瓷、金屬/金屬不同種類(lèi)梯度功能材料。適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的梯度功能材料開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)與制備。

3D打印技術(shù)作為《中國(guó)制造2025》、工業(yè)5.0中未來(lái)智能制造的關(guān)鍵，正在不斷改變?nèi)藗兊纳�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(shù)的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用推廣，定位于金屬/陶瓷間接3D打印設(shè)備、材料和打印服務(wù)提供商，旨在推動(dòng)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(yīng)時(shí)代潮流，抓住歷史機(jī)遇，堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，爭(zhēng)當(dāng)行業(yè)龍頭，快速響應(yīng)市場(chǎng)需求，給客戶(hù)帶來(lái)高性?xún)r(jià)比的產(chǎn)品及服務(wù)體驗(yàn)。勇拓應(yīng)用邊界，加速傳統(tǒng)制造的智能化升級(jí)，為推進(jìn)增材制造行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展創(chuàng)造更多的價(jià)值。