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重新定義金屬/陶瓷制造邊界，升華三維工業(yè)型獨立雙噴嘴打印機UPS-250詳析

升華三維 2025-04-03 | 閱讀：388

工業(yè)級3D打印正處于從 "樣品試制" 到 "批量生產" 的進階階段。據(jù)《Wohlers Report 2025》報告數(shù)據(jù)顯示，2024年全球3D打印行業(yè)總收入達 219 億美元（約1588億人民幣），中國是全球增長最快的市場之一，2024年市場規(guī)模約500億人民幣（占全球1/3）。預計到2034年市場規(guī)模將達115億美元，10年復合年增長率為18%，增材制造在工業(yè)應用輻射市場將達數(shù)千億美元。

▲增材制造市場預測 ?《Wohlers Report 2025》

PEP 技術：工業(yè)級3D打印的革新引擎

升華三維PEP技術是金屬與陶瓷間接3D打印領域的革新性突破。該技術巧妙融合了傳統(tǒng)粉末冶金工藝與增材制造的靈活性，通過將金屬或陶瓷粉末與聚合物粘合劑混合成顆粒材料，經高溫熔融擠出成型，再通過脫脂燒結工藝獲得致密的高性能部件。

▲粉末擠出打印（PEP）技術原理圖 ?升華三維

PEP工藝突破了傳統(tǒng)光固化技術的材料限制，目前已主動開發(fā)了鎢合金、硬質合金、碳化硅、氮化硅等30余種高性能金屬/陶瓷材料；
PEP與常見激光成型等技術相比，有效規(guī)避了材料成分可控性差、高成本等瓶頸，尤其在難熔金屬（如鎢合金）和高精度陶瓷領域表現(xiàn)卓越；
相比傳統(tǒng)粉末冶金工藝、PEP體現(xiàn)出了3D打印的獨特優(yōu)勢，可實現(xiàn)金屬/陶瓷復雜型、中空結構、輕量一體化設計制造，不僅能降低生產成本，更將制造周期縮短至傳統(tǒng)方法的1/3。成為推動航天、核工業(yè)、國防工業(yè)、醫(yī)療等高精尖領域革新的關鍵力量。

UPS-250：雙噴嘴協(xié)同，定義多材料復合制造新方式

隨著工業(yè)制造對復雜零部件需求的增加，傳統(tǒng)3D打印設備在材料兼容性和工藝融合局限性逐漸顯現(xiàn)。作為PEP技術的典型載體，工業(yè)型獨立雙噴嘴3D打印機UPS-250應運而生，填補了金屬和陶瓷多材料復合打印設備市場的空白，通過獨立雙噴嘴設計獨特成型方式，實現(xiàn)了金屬與陶瓷材料的同時或輪流打印，成為科研與工業(yè)領域的新寵。

功能亮點：雙噴嘴的無限可能

多材料復合打?。?/span>獨立雙噴嘴可同時或交替打印金屬與陶瓷，實現(xiàn)“一機多材”，例如外層耐磨陶瓷+內層高強金屬的復合結構；或開發(fā)梯度功能材料產品，充分釋放設計自由度，這一設計解決了傳統(tǒng)單噴嘴設備需頻繁更換材料的痛點，生產效率提升40%以上。

全材料兼容：適配金屬/陶瓷顆粒料，覆蓋PIM（粉末注射成型）工藝材料體系，滿足主流需求，且支持循環(huán)利用，降低廢料率。

智能打印模式：支持鏡像復制、支撐連接層、雙材料復合等打印模式，滿足復雜懸空結構、批量生產及功能分區(qū)需求。

工業(yè)級穩(wěn)定性：配備真空吸附平臺、高溫耐磨噴嘴（耐溫超300℃）及熱風恒溫腔體（室溫-70℃可調），確保長時間連續(xù)打印的精度與可靠性。

恒溫精準控制：熱風腔體恒溫系統(tǒng)（室溫~70℃可調）配合真空吸附平臺，防止材料收縮變形，確保層厚精度達±0.05mm。

自動化與便捷性：UPS-250配備自動進料系統(tǒng)，單個擠出系統(tǒng)儲料量約1L，可滿足1mm以下噴嘴連續(xù)打印24h以上，減少了人工干預，提高了打印效率。同時，設備具備噴嘴自動擦拭功能，有效緩解噴嘴粘料現(xiàn)象，保障打印過程的順利進行。

能效與環(huán)境適應性：UPS-250采用單相220V電源供電，整機功率僅4KW，適用于常規(guī)辦公和工廠環(huán)境，兼顧能效與工業(yè)級性能。

關鍵參數(shù)

應用領域

適用于各應用領域的間接3D打印工藝開發(fā)、材料開發(fā)及大尺寸金屬/陶瓷產品快速開發(fā)制造。

應用創(chuàng)新：重塑特種金屬和先進陶瓷工業(yè)格局

典型應用案例

UPS-250 的技術優(yōu)勢正在多個領域轉化為實際生產力：

在科研領域，天津大學團隊等使用UPS-250成功打印出93W-4.6Ni-2.4Fe生坯零件。系統(tǒng)地研究了燒結后處理對粉末擠壓3D打印和液相燒結固化的93W-4.6Ni-2.4Fe鎢重合金微觀結構和機械性能的影響。相關研究成果發(fā)表在國際期刊《Additive Manufacturing》上。

▲通過PEP技術制備高比重鎢合金 ?來源《Additive Manufacturing》

中南大學粉末冶金國家重點實驗室與株洲金韋硬質合金有限公司科研團隊，在3D打印梯度硬質合金在PDC襯底的應用研究中，采用PEP工藝的獨立雙噴嘴3D打印機UPS-250預置了僅外層貧碳的雙層硬質合金生坯，通過預燒結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。

▲雙層硬質合金3D打印模型示意圖 ?Ceramics International

▲燒結與滲碳樣品宏觀形貌與金相圖 ?Ceramics International

在難熔金屬應用領域：PEP具有低溫成型、高溫成性的特性，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，從而確保了產品性能一致性。且相比傳統(tǒng)粉末冶金工藝，充分發(fā)揮了3D打印的優(yōu)勢，實現(xiàn)難熔金屬復雜結構的快速制備，可加快產品的開發(fā)與商業(yè)化時間。通過UPS-250設備實現(xiàn)難熔金屬復雜部件的一體化制備和小批量生產，能顯著減少難金屬（如鎢合金)產品的加工工序，且良品率高，節(jié)省了大量應用開發(fā)投入及生產成本。

▲PEP工藝制備的難熔金屬應用樣品 @升華三維

在生物植入領域：PEP技術的顆粒材料融熔擠出成型方式，在打印件的表面光潔度有限，但是在結合多孔晶格填充結構打印后，會具有對生物陶瓷植入物獨特需求的高接觸面積和低表面質量的結構特性，而這可以更好地適應生物血肉滲入和生長。升華三維現(xiàn)階段已經開發(fā)有氮化硅、氧化鋯、羥基磷灰石等生物陶瓷材料，且已與多個醫(yī)療器械研究機構建立合作，通過UPS-250設備及整體工藝，共同探索PEP工藝在陶瓷植入體方向的應用。

▲3D打印氮化硅人工椎體 ?升華三維

重新定義金屬/陶瓷制造邊界

升華三維UPS-250憑借多材料復合能力、工業(yè)級精度與開放式材料生態(tài)，正重新定義金屬/陶瓷制造的邊界。無論是科研機構的創(chuàng)新探索，還是工業(yè)界的量產需求，這款設備都以“技術普惠”的姿態(tài)，為制造業(yè)智能化升級提供堅實支撐。未來，隨著PEP技術的持續(xù)迭代，金屬與陶瓷的“共舞”將迸發(fā)出更多顛覆性應用，而升華三維無疑站在了這一浪潮的前沿。

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