在增材制造迈向高性能化、极端化的今天,材料决定技术上限已成为行业共识。以激光为代表的直接成形技术,面对钨、钼等高熔点、高反射率、高导热率材料时,普遍存在成形困难、易开裂、性能不达标等瓶颈,严重制约核聚变、航空航天、高端医疗等关键领域的材料创新。
升华三维依托粉末挤出打印(PEP)技术,以喂料体系研发为核心,通过颗粒形态的流变学设计,突破传统增材制造的材料禁区,成功实现钨、钼、铜等难熔金属及金属–陶瓷梯度复合材料的稳定制备,为极端工况下的高性能构件提供全新材料解决方案。
一、喂料的流变学设计,决定材料打印“天花板”
PEP技术的核心竞争力,藏在喂料之中。升华三维通过材料科学底层创新,构建起适配粉末挤出的完整喂料开发体系:
1、高粉末装载量控制精准调控粉体体积分数,在保证流动性的前提下实现高装载,让烧结后收缩率稳定可控,构件致密度可达99%以上。
2、多体系粘结剂适配自主研发水基、塑基、蜡基粘结剂体系,兼顾打印韧性、脱脂完整性与环保性,确保生坯不断裂、脱脂无残留。
3、密炼–造粒–挤出均质化工艺让金属/陶瓷粉末与粘结剂实现分子级混合,保证颗粒的柔韧性、挤出稳定性与层间结合力,为复杂结构打印奠定材料基础。
这套喂料创新体系,让PEP技术彻底摆脱激光对材料热物性的依赖,把材料选择权交还给工程师。
二、难熔金属突破——钨(W)与钼(Mo),极端环境制造成为现实
钨、钼等难熔金属熔点超3000℃,是核聚变、核工业、医疗CT、航空发动机的核心关键材料,但传统3D打印几乎无法直接成形。
升华三维PEP技术采用低温成型+高温烧结路线:先在低温下打印生坯,无应力、无开裂;再经温和脱脂保形;最后实现高温烧结致密化。
以93WNiFe钨合金为例,烧结后密度>17.5g/cm³,相对密度>99%,微观组织均匀无缺陷,冲击韧性、抗拉强度、硬度等关键指标全面达标,可满足CT球管靶材、核聚变偏滤器、辐射屏蔽件、高比重配重件等高端需求。
三、梯度材料与金属–陶瓷复合,重构异种材料制造逻辑
基于PEP的三螺杆双组分单喷嘴打印设备与定制化喂料的结合,让金属–陶瓷梯度功能材料一体化成形与从理想走向现实。
金属-金属梯度复合可实现316L不锈钢/铜、钨合金/铜等双材料打印,适用于航天燃烧室、高效热交换器、多功能散热结构,兼顾强度、导热与密封性能。
金属-陶瓷一体化成形直接打印金属–陶瓷连接件,解决传统焊接、钎焊强度低、气密性差、界面易失效的难题,实现耐高温、绝缘、高强度的一体化构件制备,在半导体、航空、电子封装领域极具应用价值。
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