3D 打印颠覆制造业？成本效率难题待解，两大阵营技术各有千秋

3D打印将颠覆制造业，成为众多产业重塑支持者的共同信念。然而，3D打印在国内经过十余年的发展，在工业制造中依然面临成本和效率问题。从全球来看，金属3D打印技术主要分为直接金属3D打印和间接金属3D打印两大阵营。其中，直接金属3D打印是将金属材料直接打印成金属零件，而间接金属3D打印则是将金属材料通过粘结剂等打印成型，再去除粘结剂，最终得到金属零件。

目前直接金属3D打印技术主要采用昂贵的激光器、电子束或等离子作为输入热源，直接熔化金属粉末或其混合物，逐层打印产品。主要有选择性激光熔化（SLM）、电子束选择性熔化（EBM）、直接金属激光沉积（DED、LENS）、快速等离子沉积（RPD）等技术。其共同特点是打印与熔化一体化，同时获得产品形状和性能。缺点是激光器、材料等设备价格昂贵，运行成本高；打印速度慢，产品性能一致性值得怀疑。

热升华3D间接3D打印技术

粉末挤压打印技术（PEP）是 3D推出的一项结合“3D打印+粉末冶金”的金属/陶瓷间接3D打印技术，利用了发展了30多年、广泛应用于电子3C、汽车、医疗、军事、航空航天等领域的金属粉末注射成型技术（MIM）。两者的工艺有诸多相似之处，结合3D打印对材料的控制与成型，实现金属零部件的最终个性化定制生产。在获得具有一定密度和强度的坯体后，利用MIM的相关工艺对产品进行脱脂、烧结，即可获得性能一致、优异的产品。

间接金属 3D 打印

PEP技术不同于利用高强度能量束直接熔化材料，同时获得产品形状和性能的直接3D打印技术。PEP技术将热加工过程转移到烧结步骤，由于烧结温度低于其他类型直接3D打印工艺所需的完全熔化温度，更易于管理热应力，热量可以更均匀地施加，从而确保产品性能的一致性。PEP技术具有丰富的打印材料体系，粉末材料与PIM工艺中使用的材料相似，适用于科研教育、工业制造、航空航天、生物医药、汽车、模具制造等领域复杂轻量化金属部件的生产，有望取代小批量、高成本的金属注射成型，大幅降低3D打印成本，缩短交货时间。

PIM 流程

PEP技术流程

热升华3D间接3D打印技术优势

PEP技术赋能粉末冶金行业数字化，解锁3D打印在粉末冶金领域的应用，释放粉末冶金的潜力。主要技术优势包括以下几个方面：

升华3D间接3D打印技术流程

1. 3D打印

基于PEP技术粉末冶金价格，根据设计模型，通过 3D自主研发的3D打印机将金属颗粒材料挤压、分层打印，快速成型，得到精度高、具有一定密度和强度的坯体，打印成型后坯体需经过脱脂、烧结等工序。

2. 脱脂

脱脂的作用是去除3D打印绿胚中的大部分粘合剂聚合物。脱脂工艺包括水脱脂、溶剂脱脂和催化脱脂。升华3D通常采用更环保、更安全的草酸脱脂炉，可以批量处理，操作简单。去除粘合剂聚合物的绿胚称为棕胚，棕胚将被送至烧结阶段，得到致密的金属部件。

3. 烧结

棕坯的强度和密度均较低，为了得到最终致密的金属部件，烧结工序必不可少且至关重要。烧结条件需要在真空气氛和高温下进行。烧结炉可批量处理，性能高且操作简便。通过烧结，首先在适当的加热温度下去除残留的粘合剂聚合物。当温度升至金属颗粒的熔点以上时，这些颗粒开始熔化并生长至几乎98％的密度。值得注意的是，在烧结过程中，由于粘合剂聚合物的去除和金属颗粒的生长，会发生收缩，但收缩率是恒定的。金属部件将按比例放大以补偿3D建模步骤中的收缩。烧结后的金属部件具有良好的机械性能，可应用于各种工业用途。

4. 后期处理

烧结后，金属部件已充分致密，可以直接使用。然而，当需要更好的外观时，可以使用抛光和涂层等后处理方法来提高打印部件的美观度和其他性能。

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