間接金屬3D打印技術(shù)是一種有別于直接激光熔融金屬的增材工藝路線。其核心特征就是將金屬成型與致密化分離：在成型階段使用含有高比例金屬粉末的喂料，通過3D打印技術(shù)制造出具有目標(biāo)幾何形狀的生坯。然后再對生坯進(jìn)行關(guān)鍵的熱處理（脫脂+燒結(jié)），去除粘結(jié)劑并使金屬顆粒熔融致密化，最終獲得接近全密度的金屬零件。具有工藝成本低、材料應(yīng)用廣的特點。升華三維粉末擠出打印（PEP）技術(shù)也屬于這一類，本文將以其獨特的材料兼容性、設(shè)備成本效益和工藝可兼容性優(yōu)勢，分析PEP技術(shù)現(xiàn)狀、核心優(yōu)勢、面臨的挑戰(zhàn)，并展望其在未來制造業(yè)中的廣闊前景。

粉末擠出打印（PEP）技術(shù)的現(xiàn)狀特點

技術(shù)成熟度與商業(yè)化：升華三維作為間接金屬打印的先驅(qū)和主要推動者，已成功實現(xiàn)了PEP技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，推出多款工業(yè)級打印設(shè)備（如獨立雙噴嘴打印設(shè)備UPS-250、UPS-556，梯度功能材料打印設(shè)備UPR-241等）。

▲升華三維粉末擠出3D打印設(shè)備

廣泛的材料適用性：PEP技術(shù)對金屬粉末要求相對寬松，兼容性極強(qiáng)，已成功應(yīng)用于不銹鋼（316L,17-4PH,304）、鎢及鎢合金、銅及銅合金、硬質(zhì)合金等多種材料體系，尤其適用于制備難熔金屬，升華三維已推出了難熔金屬打印服務(wù)。

▲升華三維已商用的打印材料

高設(shè)計自由度與成本效益：擁有與FDM/FFF技術(shù)類似的設(shè)備優(yōu)勢，無需昂貴激光器或密閉粉倉，設(shè)備成本和運營成本顯著低于直接金屬技術(shù)（如SLM,EBM）。支持復(fù)雜幾何形狀（如內(nèi)腔、隨形冷卻流道）制造，無需支撐結(jié)構(gòu)。

▲難熔金屬中空內(nèi)腔功能件（免支撐）  ?升華三維

雙材料打印能力：升華三維獨特的雙獨立噴嘴系統(tǒng)，可同時打印兩種不同金屬材料或金屬與陶瓷材料，為梯度功能材料、嵌入式結(jié)構(gòu)等創(chuàng)新應(yīng)用開辟道路。

▲升華三維PEP技術(shù)的核心擠出系統(tǒng)

后處理鏈重要性凸顯：脫脂（溶劑脫脂+熱脫脂）和燒結(jié)是關(guān)鍵步驟，直接影響最終零件的尺寸精度、致密度和力學(xué)性能。升華三維已構(gòu)建了“打印-脫脂-燒結(jié)”的完整工藝鏈設(shè)備和技術(shù)體系。

▲升華三維已構(gòu)建完整工藝鏈

PEP的核心優(yōu)勢與發(fā)展驅(qū)動力

材料選擇自由度大：不依賴球形粉末，可使用成本更低的水/氣霧化粉末，材料開發(fā)和應(yīng)用拓展?jié)摿薮蟆?/p>

設(shè)備及使用成本低：顯著降低金屬3D打印的入門門檻，使中小企業(yè)也能受益。

大尺寸零件制造能力：相較于粉末床熔融技術(shù)，更容易實現(xiàn)大尺寸、大重量金屬零件的制造。

生產(chǎn)安全、綠色環(huán)保：成型過程在開放或半開放環(huán)境下進(jìn)行，無需處理惰性氣體或細(xì)粉塵，操作環(huán)境更友好，打印的生坯可循環(huán)使用。

“間接”特性帶來的優(yōu)勢：脫脂燒結(jié)過程可與其他粉末冶金（如MIM）共享工藝，利于融入現(xiàn)有生產(chǎn)體系；燒結(jié)后的零件可進(jìn)行與傳統(tǒng)金屬相同的機(jī)加工、熱處理等二次加工。

PEP面臨的挑戰(zhàn)與待解決問題

后處理周期長、控制復(fù)雜：脫脂燒結(jié)過程耗時（可能長達(dá)數(shù)天），且涉及精確的溫控曲線和氣氛控制（如真空、氫氣），工藝窗口需嚴(yán)格把控，以防止變形、開裂或致密度不足。

尺寸收縮與精度控制：生坯在燒結(jié)過程中會發(fā)生顯著且各向異性的收縮（通常10%-20%），精確預(yù)測和控制最終尺寸及幾何精度是核心挑戰(zhàn)，需高度依賴工藝經(jīng)驗和仿真優(yōu)化。

力學(xué)性能優(yōu)化：雖然能達(dá)到接近鍛造的性能，但與SLM等直接技術(shù)相比，在極致性能（如超高強(qiáng)度、疲勞極限）方面仍有提升空間，需持續(xù)優(yōu)化粉末、喂料配方和燒結(jié)工藝。

標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)模化生產(chǎn)：相比成熟的傳統(tǒng)制造和部分直接增材技術(shù)，PEP的工藝標(biāo)準(zhǔn)化、質(zhì)量檢測規(guī)范、規(guī)模化生產(chǎn)效率和穩(wěn)定性仍需加強(qiáng)。

PEP技術(shù)的發(fā)展前景

PEP技術(shù)正處于從“可用”到“好用、易用、廣用”的關(guān)鍵發(fā)展階段，有望深刻改變多行業(yè)的金屬零部件制造方式。展望未來，升華三維PEP技術(shù)在多個應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展趨勢強(qiáng)勁。在模具制造領(lǐng)域，促進(jìn)了隨形流道優(yōu)化技術(shù)會的進(jìn)一步升級，促使注塑與壓鑄成型效率邁向新高度；航空航天方面，輕量化結(jié)構(gòu)件和發(fā)動機(jī)非核心耐高溫部件應(yīng)用也愈發(fā)精進(jìn)；核工業(yè)領(lǐng)域，發(fā)揮特種金屬制備優(yōu)勢，使得服務(wù)于極端環(huán)境應(yīng)用更能得心應(yīng)手；在能源與國防方面，如制造耐腐蝕管道、熱交換器部件、鎢銅合金電極等都具有廣闊的發(fā)展前景。

在新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，PEP技術(shù)也將迎來諸多機(jī)遇。在新能源行業(yè)，其可憑借材料創(chuàng)新，如銅合金等前沿材料的突破，助力開發(fā)高性能電池組件、高效散熱部件等。電子信息產(chǎn)業(yè)中，能夠利用PEP技術(shù)一體化復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計的電子元件，滿足行業(yè)對小型化、集成化的需求。并且，隨著技術(shù)的成熟與成本的進(jìn)一步降低，PEP技術(shù)有望在更多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從無到有的應(yīng)用突破，真正推動金屬3D打印技術(shù)成為各行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的有力支撐 。升華三維作為間接3D打印技術(shù)路線的領(lǐng)軍企業(yè)，其持續(xù)創(chuàng)新和生態(tài)構(gòu)建將是推動PEP技術(shù)走向更廣闊工業(yè)應(yīng)用的核心力量。