粉末挤出打印技术与应用深度结合（一）——走进钨合金屏蔽件工艺

来源:升华三维

升华三维是目前国内金属·陶瓷间接3D打印技术的开拓者，高品质的间接金属3D打印设备为金属材料的灵活加工带来先进的技术手段，让传统的精密加工拥有新选择。依托强大的研发和技术实力，升华三维在致力于高温合金、难熔金属等特种金属及特种合金零部件灵活定制设计制造的同时，正升级为面向钨部件高密度、大尺寸、规模化生产的卓越3D打印解决方案提供商。

技术背景

△钨合金颗粒材料UPGM-96WNIFE（来源：升华三维）

钨合金常常被制备成屏蔽件、配重块、高尔夫球杆、鱼坠子等，只因为它有着优异的特性。正因为它有着高密度、高强度、大硬度、耐磨、耐热、耐腐蚀、抗氧化、无毒、无放射性等一系列良好的特性，特别是无放射性这一特点，拥有的抗辐射能力，使它在射线屏蔽领域备受欢迎，广泛应用在防辐射容器、准直器、屏蔽盾、屏蔽漏斗、屏蔽罐、屏蔽毯、探伤仪、注射器防护套、多叶光栅等屏蔽产品中。

然而，钨硬度和极高的熔点，使其成为难以攻克的3D打印材料。升华三维成功打印的钨合金屏蔽件，可以很好地解决钨材料加工中极易出现的变形、裂痕、夹心等问题。

钨合金屏蔽件

△钨合金屏蔽件(生坯)
•工艺:PEP-粉末挤出打印
•材料:钨合金
•工艺流程：材料制备→打印打磨→脱脂→干燥→烧结
•解决问题：中空结构一体成型

钨合金屏蔽件是用于屏蔽放射性物质避免伤害的装置。钨合金屏蔽件的种类很多，可用于医疗行业、核工业、科研部门等领域。针对各领域的客户需求，在洞察“定制化”和“优化成本”两大客户需求趋势后，升华三维从原材料入手，瞄准“战争金属之王”的钨作为零部件材料，并不断钻研创新，推出钨材料的间接3D打印解决方案。

PEP-粉末挤出打印技术，是基于粉末冶金工艺而形成的新型3D打印技术。升华三维自主研发的钨合金颗粒料UPGM-96WNIFE，与市场上涉及到的钨合金3D打印粉末所不同的是，它用于粉末挤出这一间接金属3D打印技术。正是由于其热融挤压系统操作简单、将打印与脱脂烧结分开、有效实现对材料的控制与成形等多项优势，为钨合金应用领域带来了高效以及更优性价比的批量生产解决方案。

在开发颗粒材料的同时，升华三维对钨合金屏蔽件的3D打印和脱脂烧结的工艺控制进行研究，以完美掌握影响钨合金致密化的关键工艺参数。通过PEP技术，能够在无模具的情况下将钨合金颗粒料成型，然后再结合传统的脱脂烧结等工艺进行后处理，获得最终的密度和强度。

一些有中空或多孔结构和不能直接切割的零部件用传统方法很难制造出来，以上这个案例就充分利用了PEP的特色工艺，一体化打印制造，缩短了时间周期，也使得钨合金屏蔽件得到更多性能的优化。

钨合金屏蔽罐

△钨合金屏蔽罐(生坯)
•工艺:PEP-粉末挤出打印
•材料:钨合金
•工艺流程：材料制备→打印打磨→脱脂→干燥→烧结
•解决问题：快速成形，缩短开发周期

钨合金屏蔽罐也是钨合金屏蔽件的一类产品，用于医疗中盛放放射性药物的容器。本产品也采用PEP技术成型，通过升华三维自主研发的独立双喷嘴3D打印机打印生坯，可极大节省制造时间与成本，缩短加工周期。再经过后续的脱脂和烧结处理，既能保证工件各项强度和性能，又能够为其产品的高效加工和其生产带来好处。

经过多次测试分析，采用PEP方法打印出的钨合金屏蔽罐，工艺参数稳定，成形良好，充分满足了对辐射源屏蔽效果的要求。同时，其均匀性、力学性能、热性能优异，且在转运过程中的安全性也顺利通过测试。

PEP技术的应用，不仅可以解决钨材传统制造技术难以解决的复杂结构零件的加工制造问题，还能为解决我国航空航天、汽车、船舶、能源、化工、医疗等广大制造业领域的复杂结构件减重设计及制造问题提供一种新的解决途径。

归结地说，以粉末挤出式金属3D打印技术为代表的间接金属3D打印正以高效、高性价比的优势获得业界的高度关注。PEP技术在钨等难熔特种金属3D打印领域的核心竞争力突出，能够满足轻量化、提升强度、耐用性和节省成本等多方面的需求。升华三维目前已掌握有金属/陶瓷间接3D打印技术在装备及核心器件、成形材料、工艺及软件等关键核心技术，并不断深挖潜能，希望能助力在高精技术产业发展的同时实现可靠、放心地应用，遍地开花。