[发明专利]减少金属层中的应力

说明书

一种系统，所述系统包括：聚合物基板，聚合物基板具有的导热系数小于0.5W/(m‑k)；涂布器，用于在聚合物基板上形成金属微粒的层；掩模敷料器，用于将掩模施加至金属微粒的层的一部分；和脉冲辐照光源，用于使未被掩模覆盖的金属微粒的层的一部分熔融。

背景技术

形成小金属组件传统上已经成为机械加工的领域，其中铸造和其他技术，例如，液体注射模制(LIM)提供了其他选项。金属提供期望的特性，包括：机械强度、抗蠕变性、导电性、可调冷加工等。尽管机械加工一直以来为技术专家的领域，但是计算机数控(CNC)和自动机械加工的出现已经使得少数熟练机械工支持增加数量的机器产生部件。然而，产生小批量的定制金属部件仍然为具有相应高成本的高触摸操作。

附图说明

附图阐释了本文所述原理的各种实施例并且为说明书的一部分。阐释的实施例不限制权利要求的范围。

图1为根据符合本说明书的实施例的系统的方块图。

图2显示了用于形成符合本公开的金属物体的方法的流程图。

图3显示了用于形成符合本公开的金属物体的方法的流程图。

图4A-C显示了用符合本公开的装置和方法产生的金属膜的图像。

图5D-F显示了用符合本公开的装置和方法产生的金属膜的图像。

图6A-C显示了在石英和金属微粒基板上产生的金属膜的图像。

遍及附图，相同的参考数值指示类似的，但是不必相同的要素。附图不必是按尺寸的，并且一些部件的尺寸可被放大，以更清晰地阐释显示的实施例。而且，附图提供了符合说明书的实施例和/或实施方式；但是，说明书不限于附图中提供的实施例和/或实施方式。

具体实施方式

形成金属组件已经成为机械加工和铸造的领域。物体的三维打印的开发允许“打印”聚合物组分，其可为脱蜡铸造，以形成金属部件。但是，打印的聚合物组分仍缺少一些期望的金属特性，尤其蠕变抗性、导电性和延伸性。本说明书描述了三维形成金属组件的方法以及其他主题。

作为例子，在表面上形成金属微粒的层。将掩模选择性施加至金属微粒的层。掩模减少来自脉冲辐照源的辐射的吸收。脉冲辐照光源提供了在金属微粒的层中转换成热的辐射：未掩模部分的层熔化和固结，但是掩模部分的层不吸收同样多的热并且保持微粒。层冷却并且熔化部分的层固化。将微粒的另一层形成在之前的层的顶部上并且施加另一掩模。重复该工艺，逐层构建金属物体，直到实现期望的厚度。然后，从形成床去除物体。在一些情况下，可然后将另外的工艺施加至物体，例如：抛光、喷丸处理、喷砂处理、振动精加工、电解抛光、涂布、退火、机械冷加工等。另外的工艺也可包括传统的机械加工操作。

使用处理整个金属层的脉冲辐照光源同时提供了产生量的优势。可如此使用脉冲辐照光源。例如，与使用受激光的脉冲速率和脉冲尺寸影响的在部件上形成光栅的激光不同，施加大的加热效应使得层的目标区域同时熔化。因为产生量是用于形成方法的成本效率的明显驱动因素，所以使用洪水型加热增加了产生量并且减少了形成部件的时间。激光和类似的局部加热在加热和冷却期间也具有产生局部应力和热影响区的挑战。

当熔化的固结金属固化时，已经观察到了破裂和弯曲。熔化的区域横向接触邻近的金属微粒，其中基板在下方，并且气体，例如空气在上方。来自熔化的部件的热的耗散取决于邻近材料的导热系数以及热温差。冷却速率和熔化的金属各个部分的固化的顺序是基板、气体和金属微粒的形状和相对导热系数的函数。