手機版
關(guān)于我們
加入收藏
深圳升華三維科技有限公司
3 年
金牌會員
金牌會員
已認(rèn)證
撥打電話
獲取底價
提交后,，商家將派代表為您專人服務(wù)
深圳升華三維科技有限公司
金牌會員已認(rèn)證
2024年，對于升華三維來說是跌宕起伏的一年,，但隨著PEP技術(shù)在應(yīng)用領(lǐng)域的深入發(fā)展，應(yīng)用潛力也得以發(fā)揮,。在設(shè)備方面,，基于PEP我們推出可實現(xiàn)梯度結(jié)構(gòu)材料打印的3D打印設(shè)備，以滿足高?？蒲性核谔荻裙δ懿牧霞爱a(chǎn)品開發(fā)上的需求,；在金屬材料應(yīng)用方面，積極推動增材與傳統(tǒng)制造的融合發(fā)展,，在難熔金屬,、硬質(zhì)合金及金屬復(fù)合材料等拓展了諸多應(yīng)用場景；針對難加工金屬材料,，公司推出了難熔金屬3D打印服務(wù)方案,，為超高溫金屬產(chǎn)品提供了一種更經(jīng)濟(jì)的增材制造方法。本文,，將為大家分享升華三維這一年來在金屬材料3D打印的應(yīng)用進(jìn)展,。
特種金屬材料的應(yīng)用研究
航天燃燒室隨形流道一體化組件制備
在空間動力系統(tǒng)領(lǐng)域，難熔金屬因能夠在極端高溫環(huán)境下保持機械性能,，可應(yīng)用于火箭發(fā)動機的渦輪葉片,、燃燒室、噴嘴等,。該應(yīng)用開發(fā)產(chǎn)品為空間動力系統(tǒng)的熱端部件,，采用隨形流道一體化設(shè)計，用于客戶開發(fā)難熔金屬航天燃燒室的認(rèn)證組件,。
該案例客戶前期采用鎢合金喂料來認(rèn)證項目的應(yīng)用需求,，目前已進(jìn)一步采用PEP制備鉬、鉭等高溫部件,，從而探尋最佳解決方案,。PEP采用低溫成型、高溫成性方式,，可有效地解決其他3D打印難熔金屬過程中,，極易出現(xiàn)的變形、裂紋,、孔洞等問題,，且能確保產(chǎn)品性能的一致性。采用PEP工藝來制備難熔金屬熱端部件,，具有廣泛應(yīng)用前景和極高商業(yè)價值,。
▲鎢合金推進(jìn)器組件 ?升華三維核工業(yè)用難熔金屬多孔過濾組件
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)能夠使得難熔金屬多孔過濾組件實現(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,。
該批制備的鎢合金過濾組件已完成交付,，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),。
▲新型核工業(yè)多孔過濾組件燒結(jié)樣品 ?升華三維難熔金屬推進(jìn)器組件近凈尺寸制備
鎢等難熔金屬，可以抵抗高溫壓力而保持其強度和形狀,，是火箭,、高超音速和噴氣推進(jìn)應(yīng)用的理想選擇。升華三維PEP技術(shù)能夠很好彌補其他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,。
客戶首次采用鎢合金來認(rèn)證該推進(jìn)器組件的需求，燒結(jié)件性能經(jīng)過測試可滿足應(yīng)用要求,。目前已經(jīng)在如鈮等其他難熔金屬材料進(jìn)入結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行小批量制備,。PEP為在極端溫度應(yīng)用的空間推進(jìn)器組件提供了理想的增材制造方案。
▲鎢合金推進(jìn)器組件 ?升華三維鎢合金工業(yè)組件一體化制備
鎢合金因其熔點高,、硬度大等特點,，傳統(tǒng)工藝很難加工，甚至無法制備出形狀復(fù)雜的鎢結(jié)構(gòu)件,。而PEP工藝能通過3D打印方式來解決鎢合金復(fù)雜結(jié)構(gòu)成形難問題,，再結(jié)合成熟的粉末冶金脫脂燒結(jié)工藝，來獲得最終致密和性能優(yōu)異的鎢合金產(chǎn)品,。隨著PEP技術(shù)在鎢合金應(yīng)用領(lǐng)域的深入,，產(chǎn)品實現(xiàn)能力獲得了進(jìn)一步的提升。現(xiàn)已為航空航天,、國防工業(yè),、核工業(yè)及醫(yī)療等多個領(lǐng)域提供解決方案。
該產(chǎn)品客戶通過PEP工藝實現(xiàn)該復(fù)雜組件的一體化生產(chǎn),，能顯著減少鎢合金產(chǎn)品的加工工序,，且良品率高，節(jié)省了大量應(yīng)用開發(fā)投入及生產(chǎn)成本,。
▲鎢合金工業(yè)設(shè)備組件燒結(jié)件 ?升華三維
高強韌硬質(zhì)合金制備的研究
中南大學(xué)粉末冶金國家重點實驗室與湖南博云東方粉末冶金有限公司合作,，利用升華三維擠出增材制造裝備UPS250，首次制得無孔隙,、無裂紋,，各向收縮均勻的高強韌兩相WC-9Co硬質(zhì)合金,，首次制得無孔隙、無裂紋,，各向收縮均勻的高強韌兩相WC-9Co硬質(zhì)合金,，其相對密度約為99.7%，維氏硬度,、橫向斷裂強度和斷裂韌性分別達(dá)到1525±3HV30,、3492±45MPa和20.4±0.5 MPa·m1/2，綜合力學(xué)性能與粉末冶金工藝制備的高性能硬質(zhì)合金相當(dāng),。相關(guān)成果發(fā)表在在國際頂級期刊《Additive Manufacturing》，期刊IF=11,。
采用WC-Co硬質(zhì)合金MEX-DS技術(shù)制備出近全致密兩相WC-9Co硬質(zhì)合金,，其橫向斷裂強度達(dá)到了3492MPa，斷裂韌性達(dá)到了20MPa·m1/2以上,，將目前AM制備的WC-Co硬質(zhì)合金橫向斷裂強度從1500-2000MPa,、2000-3000 MPa（HIP處理）提高到了3000-4000MPa級，斷裂韌性提高到了20MPa·m1/2以上,，綜合力學(xué)性能明顯優(yōu)于目前報道的同類研究結(jié)果,，與粉末冶金制備的同類產(chǎn)品相當(dāng)。研究結(jié)果對解決當(dāng)前硬質(zhì)合金增材制造出現(xiàn)的難以消除的孔隙,、裂紋及有害相等難題,，發(fā)展硬質(zhì)合金增材技術(shù)具有重要的意義。
????圖1 MEX WC-9Co硬質(zhì)合金生坯微觀結(jié)構(gòu)
金屬陶瓷復(fù)合材料制備的研究
中南大學(xué)粉末冶金國家重點實驗室周科朝教授團(tuán)隊以聚甲醛(POM)為主要粘合劑,，開發(fā)了一種基于螺桿擠出方式的顆粒狀原料,。采用升華三維大尺寸獨立雙噴嘴打印機UPS-556，通過高流動填充打印策略,，顯著提升了3D構(gòu)件層間結(jié)合強度,，材料的相對密度與力學(xué)性能與傳統(tǒng)注塑件接近，為高強度,、致密金屬陶瓷材料的提供新的技術(shù)思路,。他們最新的研究成果發(fā)表在增材制造領(lǐng)域頂刊《Additive Manufacturing》上。
該團(tuán)隊采用固含量為56vol%的原料,，且通過(45°,，135°)高流量填充法制備出了高相對密度為96.7%的NiFe2O4-25（Cu-20Ni）金屬陶瓷，其平均彎曲強度為173.5 MPa,，接近注塑樣品的178.4 MPa,。且通過控制原料的打印參數(shù)和粘度，可以實現(xiàn)三維樣品的長期高流量填充效果,，可制備的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,，性能穩(wěn)定的大型PM制品,。經(jīng)過研究表明，通過高流量填充方法可以使用材料擠壓工藝制造高質(zhì)量的金屬陶瓷復(fù)合材料,，在復(fù)雜形狀的陽極,，切削工具和耐磨部件中具有潛在的應(yīng)用前景。
▲不同填充路徑打印方式 ?Additive Manufacturing
在特種材料應(yīng)用領(lǐng)域,，升華三維著眼于難熔金屬及其合金材料的開發(fā)和應(yīng)用制造,。在傳統(tǒng)粉末冶金基礎(chǔ)上，已全面攻克了難熔金屬產(chǎn)品的快速開發(fā)及復(fù)雜結(jié)構(gòu)制造等難題,。公司已推出了難熔金屬3D打印服務(wù)方案,，為高性能難熔金屬結(jié)構(gòu)提供了一種更經(jīng)濟(jì)的增材制造方法，適用于生產(chǎn)復(fù)雜,、高性能的難熔金屬結(jié)構(gòu)件,。
▲PEP可打印的難熔金屬及其合金材料 ?升華三維
基于獨立雙噴嘴系統(tǒng)的金屬材料復(fù)合打印
PEP技術(shù)能實現(xiàn)不同金屬／陶瓷材料間的復(fù)合打印，這意味著應(yīng)用場景也得到了進(jìn)一步的擴展,?；讵毩㈦p噴嘴系統(tǒng)，升華三維目前已開發(fā)有支撐打印,、支撐連接打印,、復(fù)合材料打印、不同部位指定材料打印,、鏡像打印,、復(fù)制打印等，為不同材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)開發(fā)和應(yīng)用提供支持,。
▲獨立雙噴嘴3D打印機支持的打印模式 ?升華三維
雙層梯度硬質(zhì)合金制備雙材料復(fù)合打印彌補了傳統(tǒng)單材料打印的缺陷,，尤其在聚合物基梯度功能結(jié)構(gòu)制備中具有獨特優(yōu)勢。2024年10月,，中南大學(xué)粉末冶金國家重點實驗室與株洲金韋硬質(zhì)合金有限公司科研團(tuán)隊,，在3D打印梯度硬質(zhì)合金在PDC襯底的應(yīng)用研究中，采用間接3D打印工藝制備無η相高韌性滲碳梯度硬質(zhì)合金(FGCCs),。本研究采用PEP工藝的獨立雙噴嘴3D打印機預(yù)置了僅外層貧碳的雙層硬質(zhì)合金生坯,，通過預(yù)燒結(jié)滲碳制備了三組新型 FGCCs。為高性能PDC襯底雙材料增材制造提供了解決思路,。該研究成果發(fā)表在國際頂級期刊《Ceramics International》上,。
本研究實現(xiàn)了η相的可控分布，其結(jié)果可為制備無η相高韌性滲碳FGCCs 提供新的思路,。此外,，該研究為高性能PDC襯底的增材制造提供了參考方法。
▲雙層硬質(zhì)合金3D打印模型示意圖 ?Ceramics International
▲燒結(jié)與滲碳樣品宏觀形貌與金相圖 ?Ceramics International
93W和96W梯度功能材料制備一高校與升華三維的聯(lián)合項目中，采用雙噴嘴系統(tǒng)實現(xiàn)了難熔金屬93鎢合金和96鎢合金的雙材料打印,，打出來的成品界面處無缺陷,，γ相分布較為均勻。在航空航天,、核能,、太陽能、生物工程植入等領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用價值,。
▲93W和96W梯度材料 ?升華三維
金屬雙材料填充打印在一與高?？蒲许椖恐校捎昧藘煞N不同成分不銹鋼材料進(jìn)行復(fù)合打印,，用于認(rèn)證《金屬雙材料復(fù)合結(jié)構(gòu)不同性能變化對功能件影響》研究的可行性,。該案例利用了PEP工藝切片軟件的晶格填充功能自動生成晶格骨架，再使用獨立雙噴嘴系統(tǒng)分別擠出骨架和晶格空隙填充材料,，從而實現(xiàn)樣品結(jié)構(gòu)的制備,。因兩種材料成分接近，可使得兩者能在優(yōu)化后的同一套后處理工藝上實現(xiàn)燒結(jié),，最終獲得了雙材料結(jié)合致密，且冶金性能優(yōu)異的樣品,。
▲不同成分不銹網(wǎng)材料復(fù)合打印 ?升華三維
梯度功能材料3D打印應(yīng)用
2024年,，升華三維在“上海TCT展”首發(fā)最新開發(fā)的梯度功能材料打印法及金屬/陶瓷梯度功能材料3D打印機UPR-241。該技術(shù)與傳統(tǒng)粉末冶金法形成優(yōu)勢互補,，具有設(shè)計自由度高,、工序簡單、設(shè)備及材料成本低等優(yōu)勢,，且可直接使用粉末冶金法的燒結(jié)等后處理工藝,，能實現(xiàn)連續(xù)梯度層的復(fù)雜幾何塊狀功能梯度材料的制備。
▲FGM粉末擠出3D打印技術(shù)原理示意圖 ?升華三維
UPR-241采用了三螺桿雙組份單噴嘴系統(tǒng),，通過三個階段實現(xiàn)成分比例,、混合與擠出材料組份的實時調(diào)控?？刂祁w粒材料按梯度設(shè)計自動調(diào)控混合打印成型,，可實現(xiàn)材料的梯度連續(xù)性變化。
▲金屬/陶瓷功能材料3D打印機UPR-241 @升華三維
隨著梯度打印設(shè)備推向市場,，升華三維一直在深化其在不同金屬梯度功能材料的研發(fā)和應(yīng)用,。目前已助力多個科研高校實現(xiàn)梯度功能材料的制備。以下應(yīng)用樣品為與某高校聯(lián)合開發(fā)的鎢-銅梯度功能材料制備項目,，該設(shè)備為其提供設(shè)計模擬和不同成分結(jié)構(gòu)的試驗支持,，讓我們期待其科研成果的發(fā)布。
▲3D打印的鎢-銅梯度功能材料結(jié)構(gòu)樣品 @升華三維
金屬材料與加工制造是個跨多學(xué)科的融合應(yīng)用,，面臨著諸多挑戰(zhàn),。但也存在著巨大的應(yīng)用空間,，3D打印為金屬制造帶來了無限可能。在金屬增材的道路上,，升華三維將持續(xù)精研核心PEP技術(shù),，不斷探索特種金屬材料應(yīng)用場景。
2025年,，我們將進(jìn)一步加快金屬3D打印應(yīng)用的全方位布局,。突破材料邊界和工藝限制，拓展前沿科學(xué)研究和應(yīng)用生產(chǎn),，加速傳統(tǒng)制造的智能化升級,，為推進(jìn)增材制造行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展創(chuàng)造更多的價值。
最新動態(tài)
更多
虛擬號將在 秒后失效
使用微信掃碼撥號
上一篇