升华三维作为中国金属·陶瓷间接3D打印技术的开拓者和引领者，一直致力于金属/陶瓷间接3D打印技术的推广和应用。目前已掌握了金属/陶瓷间接3D打印技术在打印装备及核心器件、打印材料、工艺及软件等关键技术。公司已搭建了完整的间接3D打印前后处理工艺流程，涵盖了材料开发、打印材料密炼造粒机、3D打印机、脱脂烧结炉等全工艺链设备，可为科研教育、工业制造、航天航空、军事国防、生物医疗、汽车、模具制造、新能源等领域的3D打印技术开发、材料开发和金属/陶瓷产品快速开发制造，提供高性能间接3D打印整体解决方案和高价值服务。▲升华三维PEP工艺链核心设备示意图
钨及钨合金是典型的难熔金属和难成形材料。超高的密度、硬度、光泽度和质感，耐腐蚀性、延展性及导热性好，电性能优良，抗拉强度高，低热膨胀，吸收射线能力强。目前钨产品制造主要采用粉末冶金方式，其生产产线投入就需要数百万甚至千万，而工艺开发周期长、模具制作成本高也同样是困扰传统工艺制造的难点，且在如何实现钨的快速原型制造极具挑战性。因其熔点高、硬度大和脆性大的特点，导致极其容易出现变形、裂痕和夹心等缺陷，甚至无法制备出形状复杂的钨零件。如何攻克钨的加工难问题是业内不断探索的重点。3D打印为钨金属的制造提供了有别于传统技术的新路径。由升华三维提出的“3D打印+粉末冶金”相结合的金属间接3D打印技术——粉末挤出打印技术（PEP），为解决钨合金机械加工难、复杂结构生产和减重设计提供了一种有效的解决途径。基于升华三维完备的工艺链，现已推出了钨合金打印服务，不再需要投入巨额加工设备成本，即可实现高质量、高性能的钨合金产品快速制造。
以下为粉末挤出打印技术（PEP）在钨合金3D打印制备工艺流程：
PEP技术是在(FDM)熔融沉积成型技术的基础上，再结合粉末冶金工艺形成的一种金属/陶瓷3D打印方法。采用金属/陶瓷粉体适配粘结剂通过3D打印专用密炼机混炼成颗粒材料、然后通过3D打印设备制备出具有一定密度和强度的生坯，再经过3D打印专用脱脂烧结炉进行后处理工艺，从而获得最终致密和性能优异的结构件。为钨合金在增材制造的应用提供有效的制造生产解决方案。升华三维根据金属/陶瓷粉体的物性（粒径分布、形貌、比表面积等）和产品的性能要求，选择合适的粘接剂配方体系（水基、塑基、蜡基等）进行适配，通过密炼机充分混合密炼高分子粘结剂与金属/陶瓷粉末，最后通过造粒机制备得到粒径可控的颗粒料材料。开发出适配升华三维3D打印机的材料。UPGM-93WNIFE钨合金颗粒料是升华自主研发的一种金属聚合物复合材料，呈灰色，粒径在8-14目的近球形颗粒，可应用于航空航天、军事国防、核工业、工业制造及饰品等领域的钨金属结构件开发制造。基于PEP技术，以按照模型设计 →工艺经验评估/软件模拟 → 原型法验证 → 生坯打印的规范生产流程。通过升华三维3D打印机系统将颗粒料加热成熔融膏状，再挤压并逐层堆积成形，可得到高精度并具有一定密度和强度的生坯。该系统可实现大尺寸（最大成型体积：500×500×600mm）钨金属结构件打印，且具有热风腔体恒温系统和真空吸附平台，可有效防止翘边现象。打印成型后，生坯还需要进行脱脂和烧结过程。
脱脂的作用是从3D打印后的生坯中去除大部分粘结剂聚合物。脱脂工艺包括水脱脂、溶剂脱脂和催化脱脂。脱脂过程相对简单，将生胚浸泡于适量的脱脂剂里一段时间，被去除粘结剂聚合物的生坯称之为棕胚，将被送至烧结环节从而得到致密的金属/陶瓷结构部件。升华三维目前已拥有成熟的水基93W-NiFe打印材料。如下图所示，在脱脂环节，使用“处理水脱脂工艺”，溶解脱除粘接剂B；脱脂后，残留的粘接剂A，使棕坯具有一定的强度，以方便转运。而残留的粘接剂A，将在后续烧结过程中高温去除。获得的棕坯因在脱脂后存在一定的空隙，其强度和密度较低。基于PEP技术路线已摸索出合适的烧结工艺，并可根据客户粉体物性调整烧结工艺参数。通过烧结，残余的粘结剂聚合物首先在适当的加热温度下被去除。当温度升高到金属/陶瓷粒子的熔点以上时，这些粒子开始熔化并增长到密度达到近乎致密。因烧结温度低于其他类型的直接3D打印工艺中所需的完全熔化温度，并且热量可以更均匀地施加，从而确保了产品性能的一致性。
需要注意的是，在烧结过程中，由于粘结剂聚合物的去除和材料颗粒的生长，会发生一定比率的收缩，但收缩率是恒定的，UPGM93W-NiFe的收缩比率约23%。设计和成型步骤将按比例放大，以补偿在烧结步骤中的收缩。烧结后的钨合金构件，能达到或超过传统工艺制备性能指标。
▲UPGM-93WNIFE钨合金烧结样品
升华三维钨合金间接3D打印服务方案，将为航天、航空、军事、医疗以及核工业等应用领域在钨金属加工制造及灵活设计开拓新方向，欢迎新老客户咨询洽谈。
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