功能梯度材料(FGM) 是兩種或多種材料復合且成份和結構呈連續梯度變化的一種新型復合材料，是應現代航天航空工業等高技術領域的需要，為滿足在極限環境下能反復地正常工作而發展起來的一種新型功能材料。它的設計要求功能、性能隨機件內部位置的變化而變化，通過優化構件的整體性能而得以滿足。

自升華三維成立以來，一直致力于金屬/陶瓷間接3D打印技術的開發及應用推廣。借助自主研發的粉末擠出打印技術（Powder Extrusion printing，PEP）積極推動金屬/陶瓷3D打印與傳統制造的深度融合。現已建成了完整的間接3D打印前后處理工藝流程，涵蓋了材料開發、打印材料密煉造粒機、3D打印機、脫脂燒結爐等全工藝鏈設備，可提供高性能間接3D打印整體解決方案。

▲升華三維PEP工藝鏈核心設備示意圖

5月7日，在亞太增材制造行業旗艦展—2024 TCT亞洲展上，升華三維正式發布了最新研發的金屬/陶瓷功能梯度材料3D打印機UPR-241。升華三維聯合創始人劉業博士在會上分享了PEP技術的發展進程，并對最新研發的新型金屬/陶瓷梯度3D打印裝備的功能特點及獨特優勢進行了全面解析。

基于粉末擠出3D打印技術（PEP）的功能梯度材料打印法，采用顆粒材料按梯度設計自動調控混合打印成型，工序簡單、設計自由度高，可實現材料的梯度連續性變化。可結合傳統粉末冶金法的后處理工藝，實現連續梯度層的整體型功能梯度材料的制備。

升華三維為UPR-241研發了全新的三螺桿雙組份單噴嘴系統，通過三個階段實現成份控制、混合與擠出材料組份的實時調控。雙側給料系統根據組份設計要求，實時自動調節給料螺桿速度實現兩種喂料的成份控制；進入預混料倉后，主螺桿擠出系統進行均勻混合后并擠出至成型平臺，從而實現復雜結構功能梯度材料的打印成型。

金屬/陶瓷功能梯度材料3D打印機UPR-241成型尺寸為180mm×240mm×160mm(W×D×H)，可通過配套的UPrsie 3D切片軟件自動調控供料比例（10%-90%），實現材料成份的動態或等比例梯度層的梯度變化。

功能梯度材料3D打印機UPR-241主要優點：

• 配置了三螺桿雙組份單噴嘴系統，可實現不同種類功能梯度材料打印；

• 采用了顆粒熔融擠出成形方式，可基于PIM材料進行二次開發適配；

• 可實現連續梯度層的整體型功能梯度材料設計與制備；

• 擠出系統小型化，設備結構緊湊，配備有負壓吸附成型平臺，安裝拆卸便捷，取件方便；

• 具有自動進料功能，可實現無人看守長時間打印；

• 改進了內置熱風控制系統，保證了腔室內恒溫環境，防止產品開裂。

▲鎢-銅功能梯度材料3D打印結構樣品展示

支持金屬/陶瓷、陶瓷/陶瓷、金屬/金屬不同種類功能梯度材料。適用于復雜結構的功能梯度材料開發設計與制備。

升華三維堅持守正創新，創無限可能。UPR-241的發布，不僅可以為金屬/陶瓷梯度材料設計提供最佳的組份控制和梯度分布，幫助功能梯度新材料的開發提供設計模擬和試驗支持。還將以其獨特的三螺桿雙組份單噴嘴擠出系統，實現高效的材料混合及實時精準調控，大幅優化了梯度材料制備工藝和材料成本，為金屬/陶瓷梯度材料制備工藝的開發帶來了全新的解決方案。