[发明专利]增材制造方法，处理对象数据的方法、数据载体、对象数据处理器和制造的对象

说明书

技术领域

本公开涉及增材制造方法，特别地涉及一种增材制造方法，其中将诸如金属粉末的颗粒材料以多层被沉积到构建区域中，每层的多个部分在每层沉积期间或之后被结合在一起以形成对象的各部分，从而由一系列层在构建区域中形成对象。对象的每个层的结合部分通常也被结合到先前层的结合部分，使得对象通过连续沉积的层以连续的方式被形成。结合通常通过选择性沉积结合剂进行。本公开还涉及一种在这种方法中使用的处理对象数据的方法，以及用于实现处理对象数据的方法的数据载体和对象数据处理器。本公开还涉及实现制造方法的装置以及通过制造方法制造的对象。

背景技术

增材制造方法，其中，对象通过将构造材料的各部分结合在一起以形成对象而被构建，被广泛地认为是为传统减材制造方法提供重要的和有利的替代方案，在所述减材制造中，对象通过去除材料的一部分以限定对象的表面来形成。

在多种增材制造中，构造材料作为一系列层被沉积到构建区域中，每层的各部分被结合在一起并且还与下面的层的先前结合部分结合在一起，以建立一个待被制造的对象。一类特殊类型的增材制造(通常被称为3D打印)涉及颗粒材料的顺序层到构建区域中的沉积，和在每个层的沉积之后或期间，通过选择性地施加来自例如被布置成跨过沉积层，并被布置成在每个已沉积的层上的期望位置上选择性地沉积结合剂的喷墨头的液体结合剂，将层的各部分选择性地结合在一起。

如果待被制造的对象的工程要求不要求在对象中具有高强度，则在沉积结合剂到颗粒构造材料的顺序层的工艺完成之后，认为对象的制造已经完成可能是足够的。这种制造的对象主要由因结合剂的存在而导致的颗粒构造材料的颗粒之间的结合强度获得他们的机械工程性能。然而，依靠结合剂结合颗粒彼此通常导致低的强度和随之而来的对象易于断裂的倾向。

因此，一类3D打印技术使用颗粒构造材料，例如金属或非金属粉末，其随后在适当的条件例如施加升高的温度或压力下被烧结。特别地，例如通过加热到低于金属熔点的温度，由作为颗粒构造材料的金属粉末制成的对象可以被烧结，以实现具有显着改善的机械性能的对象。

然而，当烧结对象由以下颗粒构造材料(所述颗粒构造材料在烧结之前包括将颗粒构造材料的颗粒彼此结合以形成对象的结合剂制成时)，涂覆颗粒的结合剂的存在可能干扰烧结过程，且可以导致与通过烧结不包含任何结合剂的等效纯颗粒构造材料形成的部件相比，有利的机械性能如硬度和压缩强度和拉伸强度的降低。

因此，存在提供能够改善由这种技术制造的对象的机械性能的方法和装置的需要。

发明内容

根据本公开的第一方面，提供了一种用于制造对象的增材制造方法。该方法包括沉积颗粒金属构造材料的连续层。该方法包括选择性地结合每个层的第一区域以形成构造材料的结合壳体，通过沉积结合剂到围绕保持未结合的第二区域的第一区域中来限定对象的外部。该方法包括从保留在壳体之外的构造材料分离壳体和所封围的未结合构造材料。

在一个实施方式中，由壳体包围的体积的至少50％，至少60％，至少70％，至少80％，至少90％或至少95％在所制造的对象中未结合。

在一个实施方式中，壳体是连续的并且基本上或完全地限定对象的外部。

在一个实施方式中，该方法还包括在壳体和所封围的构造材料从保留在壳体外部的构造材料分离之后，在在第一温度下进行的脱离结合过程中对构造材料的结合区域进行脱离结合，所述第一温度低于构造材料的熔点。

在一个实施方式中，第一温度不超过构造材料的熔点的90％，80％，70％或60％。

在一个实施方式中，该方法还包括在其中壳体和封围的构造材料被烧结到一起以形成对象的烧结过程中升高壳体和封围的构造材料到第二温度，所述第二温度高于第一温度。

在一个实施方式中，第二温度不超过构造材料的熔点的90％，80％或70％。

在一个实施方式中，升高壳体和封围的构造材料到其中壳体和封围的构造材料烧结在一起的第二温度是在脱离结合过程中对构造材料的结合区域脱离结合之后发生的。

在一个实施方式中，脱离结合过程在空气、还原气氛、氧化气氛、惰性气氛或催化气氛中、和/或在低于800mBar的压力下之一中进行。

在一个实施方式中，该方法包括固化结合剂。

在一个实施方式中，金属选自纯金属或合金，纯金属或合金具有大于50％，大于60％，大于70％或大于80％的铁，钛，金，铜，银或镍。

在一个实施方式中，金属从纯金属或合金中选择，纯金属或纯合金具有六方密排晶体结构。