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核工業(yè)領(lǐng)域需要使用鎢,、鉬等難熔金屬制造部件以適應(yīng)其極端環(huán)境。升華三維PEP技術(shù)能夠很好彌補(bǔ)傳統(tǒng)工藝制造難熔金屬的不足,，可解決難熔金屬快速開發(fā)及復(fù)雜結(jié)構(gòu)制造等難題。能夠使得多孔過濾組件實(shí)現(xiàn)快速一體化成形,，大大優(yōu)化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和使用效率,。PEP工藝在核工業(yè)領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，能大幅降低核反應(yīng)裝置的應(yīng)用開發(fā)和制造成本,。

模型評(píng)估

PEP技術(shù)在制備難熔金屬方面的應(yīng)用和研究已經(jīng)取得一定成就，現(xiàn)已支持多種難熔金屬材料的3D打印,，不同材料可通過調(diào)節(jié)工藝參數(shù)而得到高致密的結(jié)構(gòu)件,。升華三維擁有為PEP工藝制備打印材料的專業(yè)密煉造粒設(shè)備，主要采用蠟基粘結(jié)劑體系為難熔金屬3D打印材料開發(fā)提供支持,。

該晶格結(jié)構(gòu)產(chǎn)品為核工業(yè)領(lǐng)域用于核反應(yīng)裝置中的新型過濾組件,，采用升華三維UPRISE 3D軟件根據(jù)主體組件模型進(jìn)行了自定義晶格填充設(shè)計(jì)，該軟件功能模塊中目前已開發(fā)了20多種類型成熟的晶格填充結(jié)構(gòu),?？煽焖偕啥喾N多孔過濾結(jié)構(gòu)，以支持客戶評(píng)估過濾效果,，獲得最佳解決方案,。

▲新型核工業(yè)多孔過濾組件模型 @升華三維

應(yīng)用材料

采用了基于PEP技術(shù)的蠟基體系鎢合金顆粒喂料（UPGM-93WNiFe）作為應(yīng)用開發(fā)階段的認(rèn)證材料，其鎢粉粒徑在2-3μm之間,，粉體裝載量為47vol.%,。鎢合金喂料具有高密度、高質(zhì)量,、低成本等優(yōu)勢(shì),，可應(yīng)用于高比重鎢合金材料的核反應(yīng)堆防護(hù)罩、輻射屏蔽組件,、核燃料元件,、吸收桿等的開發(fā)生產(chǎn)。

▲UPGM-93WNiFe 3D打印材料 @升華三維

3D打印

該過濾組件采用大尺寸獨(dú)立雙噴嘴3D打印機(jī)UPS-556成型,，打印具有一定密度和強(qiáng)度的生坯,，其生坯密度可達(dá)8.86g/cm3，該組件打印時(shí)長(zhǎng)約為6小時(shí),。組件單壁厚度為1.3mm,，可實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜且精細(xì)的多孔結(jié)構(gòu)，此外采用螺桿擠出打印系統(tǒng)也有效免除了清粉步驟,。而UPS-556（最大打印尺寸：500*500*600mm）可實(shí)現(xiàn)連續(xù)7天打印,，為制備大尺寸的應(yīng)用成品提供了支持。

▲新型核工業(yè)多孔過濾組件打印參數(shù) @升華三維

產(chǎn)品燒結(jié)

PEP工藝需要通過打印生坯獲得產(chǎn)品形狀,，然后采用傳統(tǒng)的脫脂燒結(jié)工藝來完成難熔金屬產(chǎn)品制造,。采用PEP工藝燒結(jié)后的金屬會(huì)獲得與粉末冶金工藝相當(dāng)?shù)男阅?。不過由于粘結(jié)劑的去除和材料顆粒的生長(zhǎng)，會(huì)發(fā)生等比例收縮,，UPGM-93WNiFe的收縮比率約23%,。因此在模型設(shè)計(jì)時(shí)就會(huì)將比例放大，該材料的生坯放大系數(shù)為1.30,，從而確保了產(chǎn)品燒結(jié)后能達(dá)到近凈尺寸,。

▲新型核工業(yè)多孔過濾組件燒結(jié)樣品 @升華三維

該批制備的鎢合金過濾組件測(cè)試樣件已完成交付，并獲得了客戶的認(rèn)可,。后續(xù)將共同突破更多難熔金屬材料的制備,，以加快新型組件的開發(fā)與生產(chǎn)。PEP技術(shù)采用的“3D打印+粉末冶金”工藝模式,，具有“兩頭寬”的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)：在材料端可適配更多的難熔金屬材料,，而在燒結(jié)端同時(shí)又能適應(yīng)傳統(tǒng)的燒結(jié)工藝，能有效降低上新工藝投入成本,。而基于3D打印的特點(diǎn)可顯著減少難熔金屬產(chǎn)品的加工工序,，且性能一致性好、良品率高,，可為客戶節(jié)省大量應(yīng)用開發(fā)投入和生產(chǎn)成本,。在核工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，升華三維將緊跟行業(yè)發(fā)展步伐,，深挖市場(chǎng)應(yīng)用,，以滿足客戶多樣化需求。