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并不是所有材料都適合于3D打印,，受限于多種因素，材料對工藝也非常挑剔,。
金,、銀、銅等高反射金屬,，對傳統(tǒng)SLM金屬3D打印設備所使用的激光波段吸收率極低,，在成形過程中存在極大困難；
對于鉬,、鎢,、鉭等難熔金屬,，傳統(tǒng)激光達到其熔點也并不容易；
對于具有熔點相差較大元素組成的合金材料,，如鎢合金,、黃銅等，由于各元素飽和蒸氣壓不同,，基于粉末床的激光3D打印仍然難以保證合金中各成分的可控性,。
總而言之，高反射金屬,、難熔金屬,、元素熔點差異大的合金，采用主流的金屬3D打印設備并沒有其他材料那般易于使用,，從而為其應用造成了重要障礙,。陶瓷也是一樣，雖然當前已經(jīng)有很多工藝可以成形,，但也有開拓的空間,。本文內容，將介紹一條可行的,、針對難成形材料的另一條解決途徑——基于燒結的擠出3D打印技術,。
特殊金屬和陶瓷的可行3D打印技術
基于擠出的金屬打印技術采用金屬線材、粉末以及棒材作為成型材料,，這種成型材料采用金屬粉末和粘結劑混合而成,，雖然機器原理與高分子材料FDM系統(tǒng)非常相似，但關鍵的區(qū)別在于打印頭以及后處理環(huán)節(jié),。金屬機的擠出噴嘴具有施加金屬材料的特定屬性,，首先打印出零件的生坯，然后通過燒結,，制造出具有高致密度的零件,。國際知名品牌Markforged、Desktop Metal均擁有代表性的產(chǎn)品,。國內方面,，升華三維專注于采用擠出技術實現(xiàn)業(yè)內難成形材料的3D打印，其推出有基于顆粒料擠出的3D打印設備,、材料以及工藝,。
升華三維基于擠出技術3D打印的金屬零件
其所開發(fā)的粉末擠出打印技術（Powder Extrusion printing，PEP）,，對原始粉末的球形度和流動性沒有嚴格要求,，通過將混合有金屬粉末和聚合物粘結劑的顆粒料加熱成熔融膏狀流體，并將其逐層沉積來生產(chǎn)生坯,，后經(jīng)脫脂和燒結后可形成具有所需結構和高性能的合金零件,。
基于該工藝,，升華三維相繼開發(fā)出了適配于PEP粉末擠出工藝的材料，如不銹鋼,、銅及銅合金,、鎢及鎢合金、高溫合金,、硬質合金,、難熔金屬等金屬材料，氧化鋯,、氧化鋁,、碳化硅、生物陶瓷等陶瓷材料,，為解決特殊金屬和特種陶瓷材料制造加工難等問題開辟了3D打印解決方案,。
鎢合金擠出3D打印技術應用潛力
鎢因其良好的熱機械性能（如高熔點、高密度,、高導熱性和適度的熱膨脹）而成為高溫應用的首選材料,，然而它的廣泛優(yōu)點也成為其難以加工的原因。除此之外,，它的高硬度和極高的熔點,，也使其成為難以攻克的3D打印材料。
鎢合金顆粒料
升華三維另辟蹊徑,，擺脫傳統(tǒng)基于激光的金屬3D打印,，利用擠出技術為鎢合金的3D打印開辟了另一條途徑,。其自主研發(fā)了金屬聚合物復合材料UPGM-96WNIFE鎢合金顆粒料,，粒徑8-14目。利用熱融擠出系統(tǒng)有效實現(xiàn)了對材料的一體化成形,。采用打印與脫脂燒結分開的工藝模式,，不僅縮短了制備周期，并且很好的解決了鎢材料加工中極易出現(xiàn)的變形,、裂痕,、夾心等問題。
擠出技術在鎢等難熔金屬3D打印領域的核心競爭力突出,，相比其他3D打印工藝能夠更為有效的控制鎢合金的元素成分,，后者在制造具有優(yōu)異機械性能全密度鎢合金方面存在困難。由于鎢及鎢合金采用傳統(tǒng)加工成本高且耗時,，所能制造的零件結構復雜度有限,，利用擠出3D打印技術可以在一定程度上解決傳統(tǒng)制造技術難以解決的復雜結構零件加工問題，還為解決我國在航空航天,、汽車,、船舶,、能源、化工,、醫(yī)療等制造業(yè)領域的復雜結構,、減重設計及加工制造等問題提供一種新途徑。
純銅擠出3D打印技術應用潛力
純銅具有廣泛的用途,，也是備受關注的3D打印材料,，其在導電器件、散熱器,、隨形冷卻模具制造領域具有重要應用價值,。但同時也由于銅導熱性和反射性高的屬性，純銅和銅金屬在金屬3D打印技術中往往會反射激光束,，導致成形效率低,，冶金質量難以控制，使得打印的銅零件質量不佳,。因此,，純銅極難使用基于激光的3D打印系統(tǒng)來加工。
銅打印樣品（來源:升華三維）
為了獲得高致密度或高導電導熱純銅制件,，升華三維基于擠出工藝開發(fā)出了純銅顆粒料UPGM-CU,，它是一種金屬聚合物復合材料，呈紫紅色,，粒徑8-14目,，呈近球形。
擠出技術不需要高能激光束,，巧妙地避開了銅打印過程中的高導熱,、高反射問題，以間接3D打印的方式完美駕馭純銅材料,，克服了純銅材料3D打印制造的挑戰(zhàn),。升華三維利用擠出3D打印，創(chuàng)建了高度集成,、復雜,、貼合零部件表面的隨形冷卻通道，打印出結構緊湊,、流體通道復雜,、重量輕，尺寸小,、效率高的產(chǎn)品零部件,，實現(xiàn)了高性能純銅組件制造的新突破。采用該技術可以用于熱交換器、散熱器和電感應器的產(chǎn)品開發(fā),。
SiC陶瓷擠出3D打印技術應用潛力
碳化硅陶瓷一直是特種陶瓷3D打印技術進一步拓展的挑戰(zhàn)之一,，因為其在成型過程中會出現(xiàn)缺陷，如氣孔,、裂紋,、不均一性等，成型陶瓷器件難以抵抗脆性斷裂,，極大地限制了其機械性能,。而復雜幾何形狀的碳化硅陶瓷構件往往難以用傳統(tǒng)的加工技術制造，這在很大程度上制約了碳化硅陶瓷的應用,。
基于擠出技術的優(yōu)勢,，升華三維開發(fā)出了碳化硅顆粒料，它是一種陶瓷聚合物復合材料,，呈灰色,，粒徑8-14目，呈近球形顆粒,。目前已實現(xiàn)了碳化硅陶瓷復雜結構部件的大尺寸,、輕量化、一體化制備,，且成功將碳化硅陶瓷制備商業(yè)化,，為生產(chǎn)高性能碳化硅陶瓷零件打開了大門。
碳化硅樣品（來源:升華三維）
升華三維作為目前國內具備金屬/陶瓷材料開發(fā)制備,、金屬/陶瓷3D打印機研發(fā)生產(chǎn),、切片軟件開發(fā)到3D打印工藝、脫脂及燒結工藝一整套金屬/陶瓷間接3D打印工藝鏈及解決方案的供應商,。一直致力于面向解決金屬·陶瓷傳統(tǒng)制造工藝無法制造的難題,，積極貫通金屬/陶瓷制造全鏈條、全流程,、全配套的高附加值服務,。基于升華三維搭載的系統(tǒng)性軟件與控制方法,，可根據(jù)客戶產(chǎn)品開發(fā)需求進行多晶格結構的設計與填充制造，快速落地應用,。
該工藝為科研教育,、工業(yè)制造、航天航空,、生物醫(yī)療,、汽車、模具制造、新能源等領域智能制造提供了一種新的可行性3D打印解決方案,。
注：本文內容為升華三維與3D打印技術參考共同創(chuàng)作,。
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