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功能梯度材料(FGM) 是兩種或多種材料復(fù)合且成份和結(jié)構(gòu)呈連續(xù)梯度變化的一種新型復(fù)合材料，是應(yīng)現(xiàn)代航天航空工業(yè)等高技術(shù)領(lǐng)域的需要，為滿足在極限環(huán)境下能反復(fù)地正常工作而發(fā)展起來的一種新型功能材料。它的設(shè)計(jì)要求功能、性能隨機(jī)件內(nèi)部位置的變化而變化，通過優(yōu)化構(gòu)件的整體性能而得以滿足。

自升華三維成立以來，一直致力于金屬/陶瓷間接3D打印技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用推廣。借助自主研發(fā)的粉末擠出打印技術(shù)（Powder Extrusion printing，PEP）積極推動金屬/陶瓷3D打印與傳統(tǒng)制造的深度融合。現(xiàn)已建成了完整的間接3D打印前后處理工藝流程，涵蓋了材料開發(fā)、打印材料密煉造粒機(jī)、3D打印機(jī)、脫脂燒結(jié)爐等全工藝鏈設(shè)備，可提供高性能間接3D打印整體解決方案。

▲升華三維PEP工藝鏈核心設(shè)備示意圖

5月7日，在亞太增材制造行業(yè)旗艦展—2024 TCT亞洲展上，升華三維正式發(fā)布了最新研發(fā)的金屬/陶瓷功能梯度材料3D打印機(jī)UPR-241。升華三維聯(lián)合創(chuàng)始人劉業(yè)博士在會上分享了PEP技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程，并對最新研發(fā)的新型金屬/陶瓷梯度3D打印裝備的功能特點(diǎn)及獨(dú)特優(yōu)勢進(jìn)行了全面解析。

基于粉末擠出3D打印技術(shù)（PEP）的功能梯度材料打印法，采用顆粒材料按梯度設(shè)計(jì)自動調(diào)控混合打印成型，工序簡單、設(shè)計(jì)自由度高，可實(shí)現(xiàn)材料的梯度連續(xù)性變化。可結(jié)合傳統(tǒng)粉末冶金法的后處理工藝，實(shí)現(xiàn)連續(xù)梯度層的整體型功能梯度材料的制備。

升華三維為UPR-241研發(fā)了全新的三螺桿雙組份單噴嘴系統(tǒng)，通過三個(gè)階段實(shí)現(xiàn)成份控制、混合與擠出材料組份的實(shí)時(shí)調(diào)控。雙側(cè)給料系統(tǒng)根據(jù)組份設(shè)計(jì)要求，實(shí)時(shí)自動調(diào)節(jié)給料螺桿速度實(shí)現(xiàn)兩種喂料的成份控制；進(jìn)入預(yù)混料倉后，主螺桿擠出系統(tǒng)進(jìn)行均勻混合后并擠出至成型平臺，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)功能梯度材料的打印成型。

金屬/陶瓷功能梯度材料3D打印機(jī)UPR-241成型尺寸為180mm×240mm×160mm(W×D×H)，可通過配套的UPrsie 3D切片軟件自動調(diào)控供料比例（10%-90%），實(shí)現(xiàn)材料成份的動態(tài)或等比例梯度層的梯度變化。

功能梯度材料3D打印機(jī)UPR-241主要優(yōu)點(diǎn)：

• 配置了三螺桿雙組份單噴嘴系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)不同種類功能梯度材料打??；

• 采用了顆粒熔融擠出成形方式，可基于PIM材料進(jìn)行二次開發(fā)適配；

• 可實(shí)現(xiàn)連續(xù)梯度層的整體型功能梯度材料設(shè)計(jì)與制備；

• 擠出系統(tǒng)小型化，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，配備有負(fù)壓吸附成型平臺，安裝拆卸便捷，取件方便；

• 具有自動進(jìn)料功能，可實(shí)現(xiàn)無人看守長時(shí)間打印；

• 改進(jìn)了內(nèi)置熱風(fēng)控制系統(tǒng)，保證了腔室內(nèi)恒溫環(huán)境，防止產(chǎn)品開裂。

▲鎢-銅功能梯度材料3D打印結(jié)構(gòu)樣品展示

支持金屬/陶瓷、陶瓷/陶瓷、金屬/金屬不同種類功能梯度材料。適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的功能梯度材料開發(fā)設(shè)計(jì)與制備。

升華三維堅(jiān)持守正創(chuàng)新，創(chuàng)無限可能。UPR-241的發(fā)布，不僅可以為金屬/陶瓷梯度材料設(shè)計(jì)提供最佳的組份控制和梯度分布，幫助功能梯度新材料的開發(fā)提供設(shè)計(jì)模擬和試驗(yàn)支持。還將以其獨(dú)特的三螺桿雙組份單噴嘴擠出系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高效的材料混合及實(shí)時(shí)精準(zhǔn)調(diào)控，大幅優(yōu)化了梯度材料制備工藝和材料成本，為金屬/陶瓷梯度材料制備工藝的開發(fā)帶來了全新的解決方案。