從“制造”到“智造”，是全世界人類的夢想和追求。如今，隨著智能制造系統(tǒng)的演化和先進制造業(yè)的快速發(fā)展，關(guān)鍵材料和核心部件成為制造產(chǎn)業(yè)鏈中的關(guān)鍵增長點，各種先進的零部件成形技術(shù)也正在奮力抓住這一機遇，綻放光彩,。

粉末冶金制造技術(shù)借助節(jié)能節(jié)材、綠色環(huán)保和效率高,、精度高等優(yōu)勢,，被業(yè)界公認為是一種綠色、可持續(xù)的制造工藝技術(shù),。近年來,，隨著信息技術(shù)與制造業(yè)的進一步深度融合，各種前沿的3D打印技術(shù)也正在煥發(fā)活力,，并獲得蓬勃發(fā)展,。

審視

粉末冶金工藝的關(guān)鍵特點

粉末冶金技術(shù)集制粉、成形,、燒結(jié)等多重工藝于一身,，具有低成本、高效率,、少（無）污染等顯著特點,。同時其作為增材制造（3D打印）的重要成型工藝,，是中國制造2025的重要一環(huán),。

根據(jù)配方不同，粉末冶金零件的抗拉強度在170~1200MPa之間,，相比傳統(tǒng)零件制造工藝,，具有如下特點：

·某些特殊性能材料的唯一制造方法（目前有很多復(fù)合材料產(chǎn)品性能優(yōu)異, 只能通過粉末冶金才能加工出來）；

·加工工藝流程短而簡單,，易于控制（機械加工十幾道工序才能完成的產(chǎn)品在粉末金屬工藝中,，有時候幾道工序就能實現(xiàn)）,；

·零件接近最終尺寸,，表面光潔的，減少后續(xù)加工成本,；

·節(jié)約能源,，原料利用率高, 加工效率高（相對傳統(tǒng)機加工切削工藝,，粉末冶金節(jié)能60%，材料利用率高達95%）,；

·制品強度較低,；流動性較差，形狀受限制,；

·壓制成形的壓強較高,，制品尺寸較小,； 

·壓模成本較高,。

為推進粉末冶金技術(shù)更廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，目前粉末注射成形（Powder Injection Molding,，PIM）,、3D打印技術(shù)等快速成形技術(shù)斬嶄露頭角，使得粉末冶金不斷朝著高致密化成,、高性能化,、集成化和低成本的方向持續(xù)升級。

站在客戶角度

粉末注射成形再創(chuàng)新

PIM是一種制造高質(zhì)量精密零件的近凈成形技術(shù),，具有常規(guī)粉末冶金和機加工方法無法比擬的優(yōu)勢,。從客戶角度上看，產(chǎn)品的加工能力與成本效益會成為選擇PIM的主要原因,。

加工能力方面,，PIM真正意義上實現(xiàn)了三維復(fù)雜零件的成形能力，能制造許多復(fù)雜形狀的零件,，如各種外部切槽,、外螺紋、錐形外表面,、交叉孔和盲孔,、凹臺與鍵銷、加強筋板,、表面滾花等,；由于材料在流動狀態(tài)下，均勻填充模腔成形,，模腔內(nèi)各點壓力一致,，密度一致，可以獲得組織結(jié)構(gòu)均勻,、力學(xué)性能優(yōu)異的近凈成形零部件,；PIM還可以實現(xiàn)不同材料零部件的一體化制造，并且材料的適應(yīng)性廣,，自動化程度高,。

成本效益方面,，對于很多金屬材料體系，PIM粉末成本高,，但是PIM方法不像傳統(tǒng)機加工進行切削,，因此節(jié)約的成本最好要能夠彌補原材料成本上的差距。同時,，PIM的成本效益通常適用于大批量生產(chǎn),，只有生產(chǎn)批量足夠大時，才能分攤模具成本,；反之,，在生產(chǎn)批量較低時，PIM就失去了話語權(quán),。

△PEP工藝流程

為破除PIM過程中的限制與障礙,，發(fā)展3D打印技術(shù)成為大勢所趨,。“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）,，在國內(nèi)由升華三維首推。它的基本工藝過程是：首先將金屬/陶瓷粉末與有機粘結(jié)劑均勻混合造粒,，然后經(jīng)3D打印機成形后,，將成形坯（生坯）中的粘結(jié)劑脫離，最后經(jīng)燒結(jié)致密化,，獲得性能一致且優(yōu)良的產(chǎn)品,。

△PEP解決方案的三大特征

PEP技術(shù)利用成熟的粉末冶金技術(shù)進行再創(chuàng)新,，創(chuàng)新性地通過3D打印實現(xiàn)對材料的控制和成形，滿足客戶所需的金屬/陶瓷零件的個性化定制,。PEP方法通過無模具化的制備,，節(jié)省了模具開發(fā)的制造和時間成本；拓展了高難度,、高復(fù)雜性零件的加工能力,，例如實現(xiàn)純銅隨形冷卻流道的設(shè)計制造，復(fù)雜結(jié)構(gòu)碳化硅陶瓷的大尺寸,、輕量化,、一體化制備等；提供了較直接3D打印技術(shù)成形更優(yōu)的精度，打印設(shè)備,、材料性價比更高，更有利用3D打印應(yīng)用的推廣及普及,。

PEP 3D打印成功應(yīng)用得益于以下優(yōu)勢組合

寫在后面

這一切以用戶需求及行業(yè)應(yīng)用為導(dǎo)向

他山之石可以攻玉，傳統(tǒng)粉末冶金和新型PEP 3D打印并不是替代關(guān)系,，而是迭代關(guān)系,、優(yōu)勢互補，是智造發(fā)展的未來之路,，是粉末冶金和數(shù)字技術(shù)融合發(fā)展之路,、共生共贏之路。

目前應(yīng)用于航空,、航天,、船舶、核電等現(xiàn)代工業(yè)的關(guān)鍵零構(gòu)架件正朝著復(fù)雜化,、一體化,、輕量化、高性能化方向發(fā)展,，PEP 3D技術(shù)也已證實可滿足成形要求,，成為高科技領(lǐng)域關(guān)鍵材料和核心部件制備鏈條中的一環(huán)，而且正以新優(yōu)勢更好地為粉末冶金“賦能“,。

“賦能”并不是一個概念,。升華三維團隊目前已經(jīng)在該技術(shù)基礎(chǔ)上積累和沉淀了近10年,，現(xiàn)在正在考慮“下一步進階”，以用戶需求及行業(yè)應(yīng)用為導(dǎo)向,，為“構(gòu)建3D打印的智造世界”做出更多探索和實踐,。整個未來，我們都將穩(wěn)步前行,，以數(shù)字化技術(shù)為粉末冶金高效賦能,，為粉末冶金打開更為廣闊的天地作出貢獻。