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核工業(yè)領域需要使用鎢、鉬等難熔金屬制造部件以適應其極端環(huán)境。升華三維PEP技術能夠很好彌補傳統(tǒng)工藝制造難熔金屬的不足，可解決難熔金屬快速開發(fā)及復雜結構制造等難題。能夠使得多孔過濾組件實現快速一體化成形，大大優(yōu)化了產品結構和使用效率。PEP工藝在核工業(yè)領域已實現商業(yè)化，能大幅降低核反應裝置的應用開發(fā)和制造成本。

模型評估

PEP技術在制備難熔金屬方面的應用和研究已經取得一定成就，現已支持多種難熔金屬材料的3D打印，不同材料可通過調節(jié)工藝參數而得到高致密的結構件。升華三維擁有為PEP工藝制備打印材料的專業(yè)密煉造粒設備，主要采用蠟基粘結劑體系為難熔金屬3D打印材料開發(fā)提供支持。

該晶格結構產品為核工業(yè)領域用于核反應裝置中的新型過濾組件，采用升華三維UPRISE 3D軟件根據主體組件模型進行了自定義晶格填充設計，該軟件功能模塊中目前已開發(fā)了20多種類型成熟的晶格填充結構。可快速生成多種多孔過濾結構，以支持客戶評估過濾效果，獲得最佳解決方案。

應用材料

采用了基于PEP技術的蠟基體系鎢合金顆粒喂料（UPGM-93WNiFe）作為應用開發(fā)階段的認證材料，其鎢粉粒徑在2-3μm之間，粉體裝載量為47vol.%。鎢合金喂料具有高密度、高質量、低成本等優(yōu)勢，可應用于高比重鎢合金材料的核反應堆防護罩、輻射屏蔽組件、核燃料元件、吸收桿等的開發(fā)生產。

▲UPGM-93WNiFe 3D打印材料 @升華三維

3D打印

該過濾組件采用大尺寸獨立雙噴嘴3D打印機UPS-556成型，打印具有一定密度和強度的生坯，其生坯密度可達8.86g/cm3，該組件打印時長約為6小時。組件單壁厚度為1.3mm，可實現更復雜且精細的多孔結構，此外采用螺桿擠出打印系統(tǒng)也有效免除了清粉步驟。而UPS-556（最大打印尺寸：500*500*600mm）可實現連續(xù)7天打印，為制備大尺寸的應用成品提供了支持。

▲新型核工業(yè)多孔過濾組件打印參數 @升華三維

產品燒結

PEP工藝需要通過打印生坯獲得產品形狀，然后采用傳統(tǒng)的脫脂燒結工藝來完成難熔金屬產品制造。采用PEP工藝燒結后的金屬會獲得與粉末冶金工藝相當的性能。不過由于粘結劑的去除和材料顆粒的生長，會發(fā)生等比例收縮，UPGM-93WNiFe的收縮比率約23%。因此在模型設計時就會將比例放大，該材料的生坯放大系數為1.30，從而確保了產品燒結后能達到近凈尺寸。

▲新型核工業(yè)多孔過濾組件燒結樣品 @升華三維

該批制備的鎢合金過濾組件測試樣件已完成交付，并獲得了客戶的認可。后續(xù)將共同突破更多難熔金屬材料的制備，以加快新型組件的開發(fā)與生產。PEP技術采用的“3D打印+粉末冶金”工藝模式，具有“兩頭寬”的獨特優(yōu)勢：在材料端可適配更多的難熔金屬材料，而在燒結端同時又能適應傳統(tǒng)的燒結工藝，能有效降低上新工藝投入成本。而基于3D打印的特點可顯著減少難熔金屬產品的加工工序，且性能一致性好、良品率高，可為客戶節(jié)省大量應用開發(fā)投入和生產成本。在核工業(yè)應用領域，升華三維將緊跟行業(yè)發(fā)展步伐，深挖市場應用，以滿足客戶多樣化需求。