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氮化硅除了具有耐高溫,、耐腐蝕,、耐磨性、高抗彎強(qiáng)度,、高冷熱沖擊等性能外,。還具有優(yōu)異的電絕緣和透波等性能，可在復(fù)雜環(huán)境中使用,，并能夠保持可靠性與使用壽命,。適用于多孔氮化硅陶瓷透波功能件的制備和性能研究，升華三維利用PEP技術(shù)為氮化硅陶瓷輕量一體化殼體成型提供了一種更經(jīng)濟(jì)的增材制造方案,。不僅能夠提高生產(chǎn)效率,，降低成本，還能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜形狀的設(shè)計(jì),，以滿足現(xiàn)代通信系統(tǒng)對(duì)透波功能件的嚴(yán)苛要求,。

模型評(píng)估

基于PEP工藝擠出打印的特點(diǎn)，可設(shè)計(jì)出具有結(jié)構(gòu)中空和鏤空的形狀,。同時(shí)還優(yōu)化了模型壁體的傾斜角度,，可最大限度地免除額外支撐，可有效避免支撐結(jié)構(gòu)對(duì)內(nèi)壁多孔結(jié)構(gòu)的影響,，并節(jié)省掉了后續(xù)的加工步驟,。再通過(guò)PEP系統(tǒng)配套的UPRISE 3D軟件進(jìn)行打印模擬，以確保打印過(guò)程的高效成型,。

材料配置

升華三維氮化硅3D打印主要采用基于蠟基體系的氮化硅顆粒喂料（UPGM-Si3N4）,，其粒徑為2-4mm的不均勻顆粒，打印材料固含量約為40vol.%,。材料開(kāi)發(fā)工藝簡(jiǎn)單,，配料安全環(huán)保。用其制備的氮化硅殼體結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的透波,、承載,、防熱和抗沖擊等性能。在國(guó)防,、航空航天,、氣象等領(lǐng)域都具有應(yīng)用優(yōu)勢(shì),。

▲UPGM-Si3N4 3D打印材料

3D打印

氮化硅殼體結(jié)構(gòu)采用大尺寸獨(dú)立雙噴嘴3D打印機(jī)UPS-556打印成型，最大可實(shí)現(xiàn)500×500×600mm的大尺寸制備,，成型后的生坯密度可達(dá)2.0g/cm3,。最終生坯的整體尺寸在燒結(jié)后會(huì)存在一定收縮，但可通過(guò)軟件設(shè)置放大系數(shù)進(jìn)行尺寸補(bǔ)償,。UPS-556可在常規(guī)辦公環(huán)境下使用,，無(wú)需氣氛，且穩(wěn)定性高,，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間打印,，支持氮化硅陶瓷復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的大尺寸 、一體化成型,。

▲氮化硅殼體結(jié)構(gòu)打印參數(shù)

▲氮化硅殼體結(jié)構(gòu)樣品生坯（來(lái)源：升華三維）

產(chǎn)品燒結(jié)

PEP工藝結(jié)合了3D打印技術(shù)和常壓燒結(jié)工藝,，可以實(shí)現(xiàn)氮化硅陶瓷殼體輕量一體化的快速制造。燒結(jié)后可獲得近凈尺寸且性能一致性好的氮化硅產(chǎn)品,。3D打印可以直接打印出所需的殼體形狀,，而成熟的燒結(jié)工藝則確保了產(chǎn)品的高性能。且可靠性高,，制備周期短,，成本更低，可為氮化硅陶瓷增材制造提供完整的解決方案,。

▲氮化硅殼體結(jié)構(gòu)燒結(jié)樣品（來(lái)源：升華三維）

PEP工藝?yán)?D打印與燒結(jié)工藝的優(yōu)勢(shì)結(jié)合,，為氮化硅殼體結(jié)構(gòu)的制造提供了一種高效、便捷的新方法,。升華三維一直致力于先進(jìn)陶瓷增材制造的推廣及應(yīng)用,。目前已具備氮化硅陶瓷構(gòu)件開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)能力，能實(shí)現(xiàn)大尺寸復(fù)雜結(jié)構(gòu)近凈尺寸成型,。通過(guò)不斷地創(chuàng)新融合,，PEP工藝有望在高性能氮化硅等先進(jìn)陶瓷制造領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力和廣闊應(yīng)用前景,。