粉末擠出打印技術(shù)與應(yīng)用深度結(jié)合（一）——走進(jìn)鎢合金屏蔽件工藝

來(lái)源:升華三維

升華三維是目前國(guó)內(nèi)金屬·陶瓷間接3D打印技術(shù)的開拓者，高品質(zhì)的間接金屬3D打印設(shè)備為金屬材料的靈活加工帶來(lái)先進(jìn)的技術(shù)手段，讓傳統(tǒng)的精密加工擁有新選擇。依托強(qiáng)大的研發(fā)和技術(shù)實(shí)力，升華三維在致力于高溫合金、難熔金屬等特種金屬及特種合金零部件靈活定制設(shè)計(jì)制造的同時(shí)，正升級(jí)為面向鎢部件高密度、大尺寸、規(guī)�；�生產(chǎn)的卓越3D打印解決方案提供商。

技術(shù)背景

△鎢合金顆粒材料UPGM-96WNIFE（來(lái)源：升華三維）

鎢合金常常被制備成屏蔽件、配重塊、高爾夫球桿、魚墜子等，只因?yàn)樗�有著�?yōu)異的特性。正因?yàn)樗�有著高密度、高�?qiáng)度、大硬度、耐磨、耐熱、耐腐蝕、抗氧化、無(wú)毒、無(wú)放射性等一系列良好的特性，特別是無(wú)放射性這一特點(diǎn)，擁有的抗輻射能力，使它在射線屏蔽領(lǐng)域備受歡迎，廣泛應(yīng)用在防輻射容器、準(zhǔn)直器、屏蔽盾、屏蔽漏斗、屏蔽罐、屏蔽毯、探傷儀、注射器防護(hù)套、多葉光柵等屏蔽產(chǎn)品中。

然而，鎢硬度和極高的熔點(diǎn)，使其成為難以攻克的3D打印材料。升華三維成功打印的鎢合金屏蔽件，可以很好地解決鎢材料加工中極易出現(xiàn)的變形、裂痕、夾心等問(wèn)題。

鎢合金屏蔽件

△鎢合金屏蔽件(生坯)
•工藝:PEP-粉末擠出打印
•材料:鎢合金
•工藝流程：材料制備→打印打磨→脫脂→干燥→燒結(jié)
•解決問(wèn)題：中空結(jié)構(gòu)一體成型

鎢合金屏蔽件是用于屏蔽放射性物質(zhì)避免傷害的裝置。鎢合金屏蔽件的種類很多，可用于醫(yī)療行業(yè)、核工業(yè)、科研部門等領(lǐng)域。針對(duì)各領(lǐng)域的客戶需求，在洞察“定制化”和“優(yōu)化成本”兩大客戶需求趨勢(shì)后，升華三維從原材料入手，瞄準(zhǔn)“戰(zhàn)爭(zhēng)金屬之王”的鎢作為零部件材料，并不斷鉆研創(chuàng)新，推出鎢材料的間接3D打印解決方案。

PEP-粉末擠出打印技術(shù)，是基于粉末冶金工藝而形成的新型3D打印技術(shù)。升華三維自主研發(fā)的鎢合金顆粒料UPGM-96WNIFE，與市場(chǎng)上涉及到的鎢合金3D打印粉末所不同的是，它用于粉末擠出這一間接金屬3D打印技術(shù)。正是由于其熱融擠壓系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、將打印與脫脂燒結(jié)分開、有效實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的控制與成形等多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，為鎢合金應(yīng)用領(lǐng)域帶來(lái)了高效以及更優(yōu)性價(jià)比的批量生產(chǎn)解決方案。

在開發(fā)顆粒材料的同時(shí)，升華三維對(duì)鎢合金屏蔽件的3D打印和脫脂燒結(jié)的工藝控制進(jìn)行研究，以完美掌握影響鎢合金致密化的關(guān)鍵工藝參數(shù)。通過(guò)PEP技術(shù)，能夠在無(wú)模具的情況下將鎢合金顆粒料成型，然后再結(jié)合傳統(tǒng)的脫脂燒結(jié)等工藝進(jìn)行后處理，獲得最終的密度和強(qiáng)度。

一些有中空或多孔結(jié)構(gòu)和不能直接切割的零部件用傳統(tǒng)方法很難制造出來(lái)，以上這個(gè)案例就充分利用了PEP的特色工藝，一體化打印制造，縮短了時(shí)間周期，也使得鎢合金屏蔽件得到更多性能的優(yōu)化。

鎢合金屏蔽罐

△鎢合金屏蔽罐(生坯)
•工藝:PEP-粉末擠出打印
•材料:鎢合金
•工藝流程：材料制備→打印打磨→脫脂→干燥→燒結(jié)
•解決問(wèn)題：快速成形，縮短開發(fā)周期

鎢合金屏蔽罐也是鎢合金屏蔽件的一類產(chǎn)品，用于醫(yī)療中盛放放射性藥物的容器。本產(chǎn)品也采用PEP技術(shù)成型，通過(guò)升華三維自主研發(fā)的獨(dú)立雙噴嘴3D打印機(jī)打印生坯，可極大節(jié)省制造時(shí)間與成本，縮短加工周期。再經(jīng)過(guò)后續(xù)的脫脂和燒結(jié)處理，既能保證工件各項(xiàng)強(qiáng)度和性能，又能夠?yàn)槠洚a(chǎn)品的高效加工和其生產(chǎn)帶來(lái)好處。

經(jīng)過(guò)多次測(cè)試分析，采用PEP方法打印出的鎢合金屏蔽罐，工藝參數(shù)穩(wěn)定，成形良好，充分滿足了對(duì)輻射源屏蔽效果的要求。同時(shí)，其均勻性、力學(xué)性能、熱性能優(yōu)異，且在轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中的安全性也順利通過(guò)測(cè)試。

PEP技術(shù)的應(yīng)用，不僅可以解決鎢材傳統(tǒng)制造技術(shù)難以解決的復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的加工制造問(wèn)題，還能為解決我國(guó)航空航天、汽車、船舶、能源、化工、醫(yī)療等廣大制造業(yè)領(lǐng)域的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件減重設(shè)計(jì)及制造問(wèn)題提供一種新的解決途徑。

歸結(jié)地說(shuō)，以粉末擠出式金屬3D打印技術(shù)為代表的間接金屬3D打印正以高效、高性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)獲得業(yè)界的高度關(guān)注。PEP技術(shù)在鎢等難熔特種金屬3D打印領(lǐng)域的核心競(jìng)爭(zhēng)力突出，能夠滿足輕量化、提升強(qiáng)度、耐用性和節(jié)省成本等多方面的需求。升華三維目前已掌握有金屬/陶瓷間接3D打印技術(shù)在裝備及核心器件、成形材料、工藝及軟件等關(guān)鍵核心技術(shù)，并不斷深挖潛能，希望能助力在高精技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時(shí)實(shí)現(xiàn)可靠、放心地應(yīng)用，遍地開花。