中南大學(xué)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(xué)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(jī)UPS－556和3L密煉機(jī)，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(zhǔn)依托于中南大學(xué)進(jìn)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(jìn)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(jì)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(jī)；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(jī)，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(jìn)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(jī)，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(dá)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(jìn)行兩種不同材料的同時打印，實現(xiàn)大尺寸、復(fù)雜結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品的成形。

UPS－556雙噴嘴3D打印機(jī)能滿足復(fù)合材料大型復(fù)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(jī)打印得到具有一定強(qiáng)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(jī)，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(fù)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(jìn)行細(xì)化，設(shè)置不同的支撐實現(xiàn)形式。

復(fù)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(fù)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(fù)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(xì)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(jìn)行打印。

復(fù)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(jī)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(jì)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(qiáng)度的高精度成形生坯的制備，后續(xù)還需要進(jìn)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。可打印材料體系豐富且全面，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(fù)雜零部件快速成型的特點，升華3D打印機(jī)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。可應(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(jī)，南極熊現(xiàn)場拍攝過。

責(zé)任編輯：xj