功能梯度材料(FGM) 是两种或多种材料复合且成份和结构呈连续梯度变化的一种新型复合材料，是应现代航天航空工业等高技术领域的需要，为满足在极限环境下能反复地正常工作而发展起来的一种新型功能材料。它的设计要求功能、性能随机件内部位置的变化而变化，通过优化构件的整体性能而得以满足。
自升华三维成立以来，一直致力于金属/陶瓷间接3D打印技术的开发及应用推广。借助自主研发的粉末挤出打印技术（Powder Extrusion printing，PEP）积极推动金属/陶瓷3D打印与传统制造的深度融合。现已建成了完整的间接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，可提供高性能间接3D打印整体解决方案。
在亚太增材制造行业旗舰展—2024 TCT亚洲展上，升华三维正式发布了最新研发的金属/陶瓷功能梯度材料3D打印机UPR-241。升华三维联合创始人刘业博士在会上分享了PEP技术的发展进程，并对最新研发的新型金属/陶瓷梯度3D打印装备的功能特点及独特优势进行了全面解析。
▲升华三维PEP工艺链核心设备示意图
基于粉末挤出3D打印技术（PEP）的功能梯度材料3D打印法，采用颗粒材料按梯度设计自动调控混合打印成型，工序简单、设计自由度高，可实现材料的梯度连续性变化。可结合传统粉末冶金法的后处理工艺，实现连续梯度层的整体型功能梯度材料的制备。
升华三维为UPR-241研发了全新的三螺杆双组份单喷嘴系统，通过三个阶段实现成份控制、混合与挤出材料组份的实时调控。双侧给料系统根据组份设计要求，实时自动调节给料螺杆速度实现两种喂料的成份控制；进入预混料仓后，主螺杆挤出系统进行均匀混合后并挤出至成型平台，从而实现复杂结构功能梯度材料的打印成型。
金属/陶瓷功能梯度材料3D打印机UPR-241成型尺寸为180mm×240mm×160mm(W×D×H)，可通过配套的UPrsie 3D切片软件自动调控供料比例（10%-90%），实现材料成份的动态或等比例梯度层的梯度变化。
功能梯度材料3D打印机UPR-241主要优点：
- 配置了三螺杆双组份单喷嘴系统，可实现不同种类功能梯度材料打印；
- 采用了颗粒熔融挤出成形方式，可基于PIM材料进行二次开发适配；
- 可实现连续梯度层的整体型功能梯度材料设计与制备；
- 挤出系统小型化，设备结构紧凑，配备有负压吸附成型平台，安装拆卸便捷，取件方便；
- 具有自动进料功能，可实现无人看守长时间打印；
- 改进了内置热风控制系统，保证了腔室内恒温环境，防止产品开裂。
▲钨-铜功能梯度材料3D打印结构样品展示
支持金属/陶瓷、陶瓷/陶瓷、金属/金属不同种类功能梯度材料。适用于复杂结构的功能梯度材料开发设计与制备。
升华三维坚持守正创新，创无限可能。UPR-241的发布，不仅可以为金属/陶瓷梯度材料设计提供最佳的组份控制和梯度分布，帮助功能梯度新材料的开发提供设计模拟和试验支持。还将以其独特的三螺杆双组份单喷嘴挤出系统，实现高效的材料混合及实时精准调控，大幅优化了梯度材料制备工艺和材料成本，为金属/陶瓷梯度材料制备工艺的开发带来了全新的解决方案。
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