在空間動力系統領域，難熔金屬因能夠在極端高溫環境下保持機械性能，可應用于火箭發動機的渦輪葉片、燃燒室、噴嘴等。PEP采用低溫成型、高溫成性方式，可有效地解決其他3D打印難熔金屬過程中，極易出現的變形、裂紋、孔洞等問題，且能確保產品性能的一致性。為難熔金屬熱端部件制備，提供了一種更經濟的增材制造方法。

模型評估

該應用開發產品為空間動力系統的熱端部件，用于客戶開發難熔金屬航天燃燒室的測試組件。采用UPRISE 3D軟件對其模型進行結構優化，使得更適合3D打印方式，以實現集成化、一體化的制備成型。并充分利用了3D打印的高自由度設計，在燃燒室壁內設計有隨形冷卻流道。

▲燃燒室組件模型 @升華三維

應用材料

此次為了能更好的契合后續的燒結工藝，開發了基于PEP技術的蠟基體系鎢合金顆粒喂料（UPGM-93WNiFe）作為前期認證材料，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、低成本等優勢，可用于制造需要承受極端溫度和壓力的部件。

▲UPGM-93WNiFe 3D打印材料 @升華三維

除了以上的鎢合金之外，升華三維已開發有90W以上等多種成分比例的高比重鎢合金。實際上，粒徑在0.2-100μm之間的難熔金屬及其合金粉末材料，PEP工藝均可適配并配置成3D打印喂料，為難熔金屬熱端部件開發制造提供了更多材料支持。

▲PEP可打印的難熔金屬及其合金材料 @升華三維

3D打印

該組件采用工業型獨立雙噴嘴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。該設備可支持大尺寸（成型尺寸：500*500*600mm）產品的長時間打印，可實現連續7天打印，為制備大尺寸的應用場景產品提供支持。該組件打印時長約為24小時，相對傳統開模工藝節省了80％的時間。一并解決了難熔金屬快速開發及復雜結構制造等難題。

▲鎢合金燃燒室組件打印參數 @升華三維

產品燒結

通過模型設計-打印生坯-脫脂燒結等工藝步驟后可獲得難熔金屬產品的性能。該案例利用了PEP的成型技術來結合客戶的成熟燒結工藝，雙方把握各自的擅長領域，形成默契配合，使得燒結的產品更符合應用要求。需要說明的是，燒結工藝需要去除粘結劑，且材料顆粒會生長，這個過程會發生等比例收縮，而UPGM-93WNiFe的收縮比率約23%。因此在模型設計時就會將比例放大，該產品的生坯放大系數為1.30，從而確保了產品燒結后能達到近凈尺寸。

▲鎢合金推進器組件

客戶采用鎢合金喂料來認證項目的應用需求，以便為后續開發實際產品能兼容更多的難熔金屬材料，從而探尋到最佳解決方案。如鉬、鉭等難熔金屬都具有極高的熔點和優異的高溫性能，都可適用于航空航天領域中的高溫部件。PEP技術的“3D打印+粉末冶金”的工藝模式，能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，能為客戶節省大量應用開發投入及生產成本。采用PEP工藝來制備難熔金屬熱端部件，具有廣泛應用前景和極高商業價值。目前升華三維已推出難熔金屬3D打印解決方案及打印服務，歡迎垂詢！