[发明专利]官能性无机物和陶瓷增材制造

说明书

发明领域

本公开涉及增材制造，并且更具体地说，涉及用于陶瓷相结构的 增材制造的系统、方法和树脂。

背景技术

使用常规方法制造用于高温应用的陶瓷部件是困难的。举例来 说，由于硬度，一些材料对于机械加工来说是困难且昂贵的。针对致 密材料，机械加工可能需要延长的时间段。此外，使用常规方法来提 供复杂的几何结构并且同样地产生特定形状可能尤其具有挑战性。

存在对从致密材料制备组分并且同样地用于产生高温应用的组 分的系统和方法的需要。

发明内容

本文公开和要求的是用于陶瓷结构的增材制造的系统、方法和树 脂。一个实施方案涉及一种用于陶瓷结构的增材制造的方法，所述方 法包括提供树脂，所述树脂包括陶瓷前体聚合物和分散在陶瓷前体聚 合物中的无机陶瓷填料颗粒，其中陶瓷前体聚合物被配置来转化成陶 瓷相，并且其中无机陶瓷填料颗粒利用反应基团官能化并且被配置来 转化成陶瓷相。所述方法还包括将能量源施加到树脂以从树脂产生至 少一层陶瓷相。

在一个实施方案中，陶瓷前体聚合物是聚碳硅烷。

在一个实施方案中，陶瓷相是碳化硅。

在一个实施方案中，无机陶瓷填料颗粒利用反应基团官能化。

在一个实施方案中，能量源是用于固化陶瓷前体聚合物和陶瓷填 料颗粒中的至少一种的激光源。

在一个实施方案中，树脂被设置在用于增材制造的液槽中。

在一个实施方案中，无机陶瓷填料颗粒包括被配置来分解的官能 团和陶瓷相，其中在制造过程中保留陶瓷相。

在一个实施方案中，将能量源施加到树脂包括由碳化硅形成的三 维制品的自由成形制造。

所述方法还包括通过热、等离子体、微波和辐射固化中的至少一 种以及常规固化方法加工由层和一个或多个附加层所形成的制品。

另一个实施方案涉及用于陶瓷的增材制造的系统，所述系统包括 被配置来容纳树脂的液槽，所述树脂包括陶瓷前体聚合物和分散在陶 瓷前体聚合物中的无机陶瓷填料颗粒。陶瓷前体聚合物被配置来转化 成陶瓷相，并且无机陶瓷填料颗粒利用反应基团官能化并且被配置来 转化成陶瓷相。所述系统还包括紧邻液槽的能量源，和联接至能量源 并且被配置来将能量源施加到树脂以从树脂产生至少一层陶瓷相的 控制器。

另一个实施方案涉及用于陶瓷的增材制造的树脂，所述树脂包括 陶瓷前体聚合物，其中陶瓷前体聚合物被配置来转化成陶瓷相；和分 散在陶瓷前体聚合物中的无机陶瓷填料颗粒，其中无机陶瓷填料颗粒 利用反应基团官能化并且被配置来转化成陶瓷相。

在一个实施方案中，陶瓷相是碳化硅

鉴于以下对本实施方案的详细说明，其他方面、特征和技术对于 相关领域中的技术人员来说将是显而易见的。

附图说明

当结合附图，本公开的特征、目标和优点通过下面提出的详细说 明将变得更加明显，其中全文用相同的参考符号对应地标识，并且其 中：

图1示出根据一个或多个实施方案的简化系统图；

图2示出根据一个或多个实施方案的颗粒官能化的图形表示；

图3示出根据一个或多个实施方案的用于增材制造的过程；并且

图4示出根据一个或多个实施方案的用于提供官能化颗粒的过 程。

具体实施方式

概述和术语

本公开的一个方面涉及增材制造，并且具体地说，涉及使用官能 化颗粒的增材制造。一个实施方案涉及树脂，所述树脂包括陶瓷前体 聚合物和官能化颗粒。其他实施方案涉及用于利用官能化颗粒(如官 能化无机颗粒)的增材制造的系统和方法。在示例性实施方案中，碳 化硅(SiC)粉末是官能化的(例如，改性的)以使得碳化硅粉末颗粒的表 面被利用化学基团官能化，所述化学基团具有转化成选择的非氧化物 陶瓷并且选择性地与能量源交互的能力。以这种方式，颗粒的官能化 表面可以被固化或通电以通过激光起反应，并且被热后处理成具有含 碳化硅的结构。官能化还包括添加粘合材料到粉末。根据一个实施方 案，粉末的官能化是与结构的建立和固化不同的步骤。

除了官能化颗粒，另一方面是提供了将转化成选择的陶瓷相的树 脂。