[发明专利]用于三维打印的装置和方法

说明书

本公开提供了用于成型三维物体的系统和方法。成型三维物体的方法可以包括交替地和顺序地将包含粘合物质的流施加到粉末床中的粉末材料层的区域，并且在该区域中生成三维物体的至少一个周界。可以根据三维物体的模型设计来施加流。可以根据模型设计生成至少一个周界。

交叉引用

本申请要求于2016年8月3日提交的美国临时专利申请序列号62/370,644、于2017年1月13日提交的美国临时专利申请序列号62/446,291以及于2017年4月11日提交的美国临时专利申请序列号62/484,059的优先权，每个申请通过引用整体并入本文。

关于联邦政府资助研究的声明

本发明是在国家科学基金会授予的授权号为1646942的政府支持下完成的。政府拥有本发明的某些权利。

背景技术

三维打印(3D打印)是用于制作各种形状的三维物体的过程。可以基于模型设计成型三维物体，其中通过计算机、绘图或其他物体成型模型设计。

不同的材料可用于三维打印，包括金属、金属合金、聚合物、纸和陶瓷。三维打印可以有效地成型通过传统方法难以制造的物体。材料层可以彼此相邻放置，直到根据模型设计成型整个三维物体。

发明内容

在一个方面，本公开提供了一种成型三维物体的方法，包括：(a)提供包括粉末床的表面，粉末床包括粉末材料；(b)将第一粘合物质施加到粉末床的第一层粉末材料的第一区域；(c)加热第一区域的第一子部分，其中第一子部分由三维物体的模型设计生成；(d)在容器中邻近第一层粉末材料沉积第二层粉末材料；(e)将第二粘合物质施加到第二层粉末材料的第二区域；(f)加热第二区域的第二子部分，其中第二子部分由三维物体的模型设计生成。在一些实施方式中，第二层的至少一部分粘合第一层。在一些实施方式中，该方法还包括重复(d)-(f)至少10次。在一些实施方式中，该方法还包括重复(d)-(f)至少100次。在一些实施方式中，该方法还包括重复(d)-(f)至少200次。在一些实施方式中，该方法还包括在至少70℃的温度下将三维物体第一次固化至少10分钟。

在一些实施方式中，该方法还包括在至少250℃的温度下将三维物体第一次固化至少10分钟。在一些实施方式中，粉末材料包含聚合物，金属，金属合金，陶瓷或其任何组合。在一些实施方式中，粉末材料包括不锈钢粉末、青铜粉末、青铜合金粉末、金粉末或其任何组合。在一些实施方式中，粉末材料包括0.2微米至100微米大小的颗粒。在一些实施方式中，粉末材料包括0.5微米至2微米大小的颗粒。在一些实施方式中，第一层粉末材料具有至少0.1毫米的厚度。在一些实施方式中，第一层粉末材料具有至少0.2毫米的厚度。在一些实施方式中，第一层粉末材料具有0.1毫米至100毫米的厚度。

在一些实施方式中，该方法还包括从成型自粉末床的已结合(bounded)粉末材料中分散未结合(unbounded)粉末材料。在一些实施方式中，通过从容器中除去未结合粉末材料来进行分散。在一些实施方式中，该方法还包括在至少500℃的温度下将三维物体第二次固化至少5分钟。在一些实施方式中，第二次固化在至少1000℃的温度下持续至少5分钟。在一些实施方式中，第二次固化在至少1000℃的温度下持续至少24小时。在一些实施方式中，第二次固化包括注入金属或金属合金。在一些实施方式中，第二次固化包括注入青铜粉末、青铜合金、金粉末或任何金属粉末。