中南大學粉末冶金國家重點實驗室3D打印系統(tǒng)已調(diào)試完畢并完成驗收

2020年12月，南極熊獲悉，最近中南大學粉末冶金研究院國家重點實驗室在升華三維訂購的一套間接3D打印系統(tǒng)已完成發(fā)貨，包含大尺寸獨立雙噴嘴打印機UPS－556和3L密煉機，實驗室采購該套系統(tǒng)主要用于增材制造技術(shù)的創(chuàng)新研究，目前，設(shè)備現(xiàn)已調(diào)試完畢并完成驗收。

粉末冶金國家重點實驗室于1989年經(jīng)國家計委批準依托于中南大學進行建設(shè)，1995年通過國家驗收并正式對外開放運行。實驗室主要研究方向為：粉末冶金材料的集成計算材料工程及其應(yīng)用；粉末冶金材料成形與致密化新原理、新方法；先進粉末冶金材料；輕質(zhì)合金與碳基材料。

實驗室立足于服務(wù)國家重大國防和經(jīng)濟建設(shè)對新材料的重大需求，為我國重點工程和戰(zhàn)略武器提供了上百種特種粉末冶金材料。研制的高性能碳／碳制動材料使我國成為第四個能夠制造該類材料的國家，并獲得了連續(xù)6年空缺的國家技術(shù)發(fā)明一等獎，研究成果在博云新材孵化，成功應(yīng)用于我國C919大飛機；研制的多功能摩擦副，確保了天宮系列空間站與神州、天舟系列飛船的成功對接；研制的粉末冶金銅碳密封環(huán)成功應(yīng)用于我國新一代液氧煤油發(fā)動機，保障了長征五號、六號和七號運載火箭的成功發(fā)射。實驗室先后完成了國家863計劃、973計劃、國家重點研發(fā)計等國家級科研項目500余項，獲國家級和省部級科技獎勵60余項，其中國家技術(shù)發(fā)明（科技進步）一等獎3項，擁有發(fā)明專利300多項，是我國粉末冶金高層次科研、人才培養(yǎng)與合作交流的綜合基地。

UPS－556是升華三維基于PEP技術(shù)并根據(jù)大尺寸模型打印市場需求自主研發(fā)的大尺寸獨立雙噴嘴3D打印機，配套3D打印專用脫脂爐和燒結(jié)爐，構(gòu)成一套完整的間接3D打印技術(shù)解決方案。有效打印尺寸高達500mm×500mm×600mm，且獨立雙噴嘴設(shè)計，設(shè)計目的和最大功能是可以進行兩種不同材料的同時打印，實現(xiàn)大尺寸、復雜結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品的成形。

UPS－556雙噴嘴3D打印機能滿足復合材料大型復雜產(chǎn)品打印需求，主要面對高校教育科研領(lǐng)域和粉末冶金領(lǐng)域的客戶，適用于間接3D打印技術(shù)開發(fā)、材料開發(fā)和金屬／陶瓷產(chǎn)品快速開發(fā)制造，經(jīng)過3D打印機打印得到具有一定強度和硬度的生坯。

UPS－556定位為一款工業(yè)型、高精度、高質(zhì)量、高性價比的金屬／陶瓷兩種材料同時打印的雙噴嘴3D打印機，結(jié)構(gòu)緊湊，具有操作簡單、便捷等優(yōu)點，是您快速精確開發(fā)3D打印金屬／陶瓷新材料、新產(chǎn)品、新項目的最佳幫手。

主要規(guī)格參數(shù)

雙噴嘴打印功能說明

支撐打印

支持有大量懸空和鏤空結(jié)構(gòu)的復雜模型，打印過程中需要以增加支撐的方式來防止模型變形。主噴嘴使用主材料A打印模型全部主體結(jié)構(gòu)，副噴嘴使用支撐材料B打印全部支撐部分。

支撐連接層打印

在打印過程中以增加支撐的方式來防止模型變形；同時為了控制打印材料成本或更好控制后續(xù)脫脂燒結(jié)過程中的變形，對不同的支撐位置進行細化，設(shè)置不同的支撐實現(xiàn)形式。

復合材料打印

支持打印由A、B兩種材料組成，以求在一個產(chǎn)品上實現(xiàn)不同性能或功能的復合材料產(chǎn)品模型。兩個獨立噴嘴各司其職，各自輪流打印復合模型中不同材料的部分。

不同部位指定材料打印

通常一個產(chǎn)品模型，在切片軟件中可以細分為外殼、內(nèi)殼、填充、上頂、下底、填充等不同部位；為了讓同一個產(chǎn)品具有不一樣的性能或功能或?qū)崿F(xiàn)特殊產(chǎn)品的開發(fā)，可以對不同部位指定不同的材料A或B來進行打印。

復制模式打印

兩個噴嘴各自同時打印外觀一樣的產(chǎn)品模型，讓3D打印機一次可以打印兩個外觀一致的產(chǎn)品出來，加速產(chǎn)品的開發(fā)生產(chǎn)和實驗驗證。

鏡像模式打印

兩個噴嘴各自同時打印外觀呈鏡像對稱的產(chǎn)品模型，適用于正反工件、左右件、鞋墊等打印加工。

樣品展示

關(guān)于PEP技術(shù)？

PEP （Powder Extrusion Printing）技術(shù)是升華三維的核心，該技術(shù)源自于傳統(tǒng)注塑成型技術(shù) （MIM）。通過將傳統(tǒng)的注塑成型技術(shù)和新型的3D打印技術(shù)有效地結(jié)合，粉末擠出打印技術(shù)（PEP）得以研發(fā)成功。MIM技術(shù)因其生產(chǎn)率高，脫脂和燒結(jié)工藝廣為人知，在20世紀80年代后期開始在工業(yè)制造中得到廣泛應(yīng)用，但每一個金屬零件都需要設(shè)計一個相對應(yīng)的模具，這需要較長的交貨期和高昂的啟動資金。而3D打印技術(shù)完全擺脫了模具的束縛，通過逐層打印，可以在短短數(shù)小時內(nèi)得到您想要的模型生坯。后續(xù)通過傳統(tǒng)MIM的脫脂和燒結(jié)工藝，得到最終的致密的高性能的金屬部件。

升華三維PEP技術(shù)已經(jīng)成熟，區(qū)別于樹脂塑料或金屬等材料的直接3D打印或增材制造工藝，PEP技術(shù)是一種結(jié)合3D打印和粉末冶金的間接3D打印技術(shù)創(chuàng)新方案。3D打印僅僅只是完成了具有一定強度的高精度成形生坯的制備，后續(xù)還需要進行脫脂、燒結(jié)等粉末冶金相關(guān)工藝才能獲得性能一致且優(yōu)良的產(chǎn)品。

PEP技術(shù)具有打印速度快、成本低、成型精度高、產(chǎn)品性能一致性好、可打印材料廣、材料可循環(huán)利用等優(yōu)勢?？纱蛴〔牧象w系豐富且全面，從不銹鋼、模具鋼、銅合金、鋁合金、高溫合金、鈦合金、難熔金屬等金屬材料到氧化鋯、氧化鋁、碳化硅、氮化硅等陶瓷材料。

應(yīng)用領(lǐng)域

因其復雜零部件快速成型的特點，升華3D打印機采用閉單元加密技術(shù)，用于輕型部件，在不影響模具應(yīng)用所需的耐磨性的情況下，將材料的使用最小化?？蓱?yīng)用在功能原型設(shè)計、工具開發(fā)、制造業(yè)等領(lǐng)域。

其實，升華三維還有小型的金屬／陶瓷3D打印機，南極熊現(xiàn)場拍攝過。

責任編輯：xj