【应用开发】粉末挤出3D打印氮化硅陶瓷轻量一体化叶轮-优快云博客

氮化硅凭借高强度、耐高温、耐腐蚀等特性，已成为替代金属叶轮的理想材料。升华三维利用PEP技术为氮化硅陶瓷轻量一体化叶轮成型提供了一种更经济的增材制造方案，可满足高温、腐蚀、高速工况下的性能需求，且极大地缩短了制造周期和生产成本。为进一步拓展航空航天、能源等领域的“设计-制造-性能”一体化革新提供支持。

模型评估

升华三维通过对客户提供的传统工艺加工模式下的叶轮模型进行设计优化，使得更适合3D打印模式下的制备。采用PEP颗粒挤出方式打印轻量集成一体化叶轮结构，在模型设计上具有独特的优势，可在保证叶片悬浮角度满足使用条件的情况下，最大限度地免除额外支撑，从而节省掉后续的加工步骤。另外，升华为轻量化设计提供了填充结构生成功能，可支持几十种晶格填充的快速生成，极大地减少了模型设计复杂度和专业度。再通过PEP系统配套的UPRISE 3D软件进行打印模拟，以确保打印过程的高效成型。

氮化硅3D打印叶轮模型 ©升华三维

升华三维目前已成熟应用的氮化硅陶瓷材料，是基于蜡基体系开发的氮化硅颗粒喂料（UPGM-Si3N4），其粒径为2-4mm的不均匀颗粒。打印材料固含量约为40vol.%，用其制备的氮化硅产品具有优异的耐高温、耐磨、高腐蚀等性能，在如能源领域的高温、腐蚀及高速工况环境下，具有更好的材料性能和更长的使用寿命。

UPGM-Si3N4 3D打印材料 ©升华三维

氮化硅轻量化叶轮采用大尺寸独立双喷嘴3D打印机UPS-556打印成型，打印尺寸为200×200×55mm,该设备最大可实现500×500×600mm的大尺寸陶瓷构件制备，氮化硅轻量化叶轮生坯密度为1.83g/cm3。最终生坯的整体尺寸在烧结后会存在一定收缩，可通过软件设置放大系数进行尺寸补偿。再结合成熟的氮化硅传统烧结工艺获得性能一致性好的产品。UPS-556在常规办公环境下可使用，无需气氛，且稳定性高，可实现长时间打印，支持氮化硅陶瓷复杂结构产品的大尺寸、一体化成型。

氮化硅涡轮叶片打印参数 ©升华三维

采用PEP制备的氮化硅陶瓷结构件，适用于传统工艺常用的氮化硅烧结方法。客户应根据设备条件、性能要求、成本预算、时间效率等多方面因素，选择最适宜的烧结技术。氮化硅涡轮叶片采用了无压烧结工艺，其烧结性能表现优异，该产品经过打磨、抛光等处理后，可满足应用场景需求。

升华三维PEP技术使氮化硅叶轮的轻量化设计与高性能制备成为现实。通过材料优化、设备创新与轻量化结构设计的协同突破。氮化硅叶轮在高温、腐蚀等极端环境下展现出显著优势，已在能源、航天、工业装备等领域实现大规模应用。升华三维一直致力于先进陶瓷增材制造的推广及应用。目前已具备氮化硅陶瓷复杂结构件开发与生产能力，可为氮化硅陶瓷增材制造提供完整的解决方案。随着技术的持续迭代，氮化硅陶瓷与粉末挤出3D打印的深度融合将为高端制造带来更广阔的发展空间。

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