3D打印將顛覆制造業(yè)，成為眾多產(chǎn)業(yè)重塑支持者的共同信念。然而，3D打印在國(guó)內(nèi)經(jīng)過(guò)十余年的發(fā)展，在工業(yè)制造中依然面臨成本和效率問(wèn)題。從全球來(lái)看，金屬3D打印技術(shù)主要分為直接金屬3D打印和間接金屬3D打印兩大陣營(yíng)。其中，直接金屬3D打印是將金屬材料直接打印成金屬零件，而間接金屬3D打印則是將金屬材料通過(guò)粘結(jié)劑等打印成型，再去除粘結(jié)劑，最終得到金屬零件。

目前直接金屬3D打印技術(shù)主要采用昂貴的激光器、電子束或等離子作為輸入熱源，直接熔化金屬粉末或其混合物，逐層打印產(chǎn)品。主要有選擇性激光熔化（SLM）、電子束選擇性熔化（EBM）、直接金屬激光沉積（DED、LENS）、快速等離子沉積（RPD）等技術(shù)。其共同特點(diǎn)是打印與熔化一體化，同時(shí)獲得產(chǎn)品形狀和性能。缺點(diǎn)是激光器、材料等設(shè)備價(jià)格昂貴，運(yùn)行成本高；打印速度慢，產(chǎn)品性能一致性值得懷疑。

熱升華3D間接3D打印技術(shù)

粉末擠壓打印技術(shù)（PEP）是 3D推出的一項(xiàng)結(jié)合“3D打印+粉末冶金”的金屬/陶瓷間接3D打印技術(shù)，利用了發(fā)展了30多年、廣泛應(yīng)用于電子3C、汽車、醫(yī)療、軍事、航空航天等領(lǐng)域的金屬粉末注射成型技術(shù)（MIM）。兩者的工藝有諸多相似之處，結(jié)合3D打印對(duì)材料的控制與成型，實(shí)現(xiàn)金屬零部件的最終個(gè)性化定制生產(chǎn)。在獲得具有一定密度和強(qiáng)度的坯體后，利用MIM的相關(guān)工藝對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行脫脂、燒結(jié)，即可獲得性能一致、優(yōu)異的產(chǎn)品。

間接金屬 3D 打印

PEP技術(shù)不同于利用高強(qiáng)度能量束直接熔化材料，同時(shí)獲得產(chǎn)品形狀和性能的直接3D打印技術(shù)。PEP技術(shù)將熱加工過(guò)程轉(zhuǎn)移到燒結(jié)步驟，由于燒結(jié)溫度低于其他類型直接3D打印工藝所需的完全熔化溫度，更易于管理熱應(yīng)力，熱量可以更均勻地施加，從而確保產(chǎn)品性能的一致性。PEP技術(shù)具有豐富的打印材料體系，粉末材料與PIM工藝中使用的材料相似，適用于科研教育、工業(yè)制造、航空航天、生物醫(yī)藥、汽車、模具制造等領(lǐng)域復(fù)雜輕量化金屬部件的生產(chǎn)，有望取代小批量、高成本的金屬注射成型，大幅降低3D打印成本，縮短交貨時(shí)間。

PIM 流程

PEP技術(shù)流程

熱升華3D間接3D打印技術(shù)優(yōu)勢(shì)

PEP技術(shù)賦能粉末冶金行業(yè)數(shù)字化，解鎖3D打印在粉末冶金領(lǐng)域的應(yīng)用，釋放粉末冶金的潛力。主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)包括以下幾個(gè)方面：

升華3D間接3D打印技術(shù)流程

1. 3D打印

基于PEP技術(shù)粉末冶金價(jià)格，根據(jù)設(shè)計(jì)模型，通過(guò) 3D自主研發(fā)的3D打印機(jī)將金屬顆粒材料擠壓、分層打印，快速成型，得到精度高、具有一定密度和強(qiáng)度的坯體，打印成型后坯體需經(jīng)過(guò)脫脂、燒結(jié)等工序。

2. 脫脂

脫脂的作用是去除3D打印綠胚中的大部分粘合劑聚合物。脫脂工藝包括水脫脂、溶劑脫脂和催化脫脂。升華3D通常采用更環(huán)保、更安全的草酸脫脂爐，可以批量處理，操作簡(jiǎn)單。去除粘合劑聚合物的綠胚稱為棕胚，棕胚將被送至燒結(jié)階段，得到致密的金屬部件。

3. 燒結(jié)

棕坯的強(qiáng)度和密度均較低，為了得到最終致密的金屬部件，燒結(jié)工序必不可少且至關(guān)重要。燒結(jié)條件需要在真空氣氛和高溫下進(jìn)行。燒結(jié)爐可批量處理，性能高且操作簡(jiǎn)便。通過(guò)燒結(jié)，首先在適當(dāng)?shù)募訜釡囟认氯コ龤埩舻恼澈蟿┚酆衔�。�?dāng)溫度升至金屬顆粒的熔點(diǎn)以上時(shí)，這些顆粒開始熔化并生長(zhǎng)至幾乎98％的密度。值得注意的是，在燒結(jié)過(guò)程中，由于粘合劑聚合物的去除和金屬顆粒的生長(zhǎng)，會(huì)發(fā)生收縮，但收縮率是恒定的。金屬部件將按比例放大以補(bǔ)償3D建模步驟中的收縮。燒結(jié)后的金屬部件具有良好的機(jī)械性能，可應(yīng)用于各種工業(yè)用途。

4. 后期處理

燒結(jié)后，金屬部件已充分致密，可以直接使用。然而，當(dāng)需要更好的外觀時(shí)，可以使用拋光和涂層等后處理方法來(lái)提高打印部件的美觀度和其他性能。

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