[发明专利]通过增材制造技术制造陶瓷材料或金属材料的方法和机器

说明书

本发明涉及通过增材制造技术制造陶瓷材料或金属材料的方法和机器，包括：选择悬浮的陶瓷或金属的光固化组合物(CPC或MPC)；制备能够形成光固化层并且通过加热被破坏的牺牲有机材料(SOM)；为了制造零件，在工作托盘上形成连续SOM层，各SOM层通过照射进行固化，基于CPC或MPC的零件通过机械加工在至少一层固化SOM层中形成凹槽；在凹槽内沉积CPC或MPC；通过照射来固化CPC或MPC，以获得具有与相邻的固化SOM层相同水平的硬的水平表面，当形成各凹槽时，凹槽根据先前由计算机模型定义的图案以及选择的凹槽深度来界定，以确保待制造的零件的连续性，以及获得嵌入SOM中的生坯零件，该生坯零件经历通过加热以破坏包裹该生坯零件的SOM而进行的脱粘。

技术领域

本发明涉及一种使用增材工艺技术来生产由选自陶瓷材料和金属材料中的至少一种材料制成的生坯零件的方法和机器，所述生坯零件随后经历脱粘和烧结操作，以获得完成零件。

背景技术

增材工艺技术或增材制造技术(也指光固化立体造型术(stereolithography))通常包括以下步骤，以获得陶瓷生坯零件：

通过计算机辅助设计来构建待制造的零件的计算机模型；该模型的尺寸略大于待制造的零件的尺寸，以便预期在零件制造过程中陶瓷材料的收缩；以及

通过增材制造技术制造该零件，包括：

在刚性支持物上形成第一层光固化组合物，该光固化组合物通常包含：至少一种陶瓷材料、至少一种光固化单体和/或低聚物、至少一种光引发剂，并且在适当时包含至少一种增塑剂和/或在至少一种溶剂和/或至少一种分散剂；

根据由所述层的模型定义的图案，通过照射(通过激光扫描所述层的自由表面或通过二极管投影系统)来固化第一层光固化组合物，形成第一台阶(stage)；

在第一台阶上形成第二层光固化组合物；

根据对所述层定义的图案，通过照射来固化第二层光固化性组合物，形成第二台阶，该照射以与第一层相同的方式进行；

任选地，重复上述步骤直到获得生坯零件。

然后，为了获得完成零件，清洁生坯零件以除去未固化的组合物；将清洁过的生坯零件脱粘；并且将经清洁且脱粘过的生坯零件烧结，以获得完成零件。

在金属材料的情况下，执行相同的操作。

制造由具有特定形状的陶瓷材料或金属材料制成的生坯可能存在困难。

(1)目前，一旦它们被构建出来，这些零件就位于未固化的糊状块内，这需要寻找位于粘性糊状物内的固体零件，然后例如通过用化学产品喷洗该零件以去除粘性糊状物。

(2)待构建的零件可以具有至少一个悬臂部分，该悬臂部分在其构建过程中应该得到支撑。能够参照示出待制造的零件P的附图，图1至图3，无论其取向如何，在其制造过程中总是存在应得到支撑的面F，否则零件将崩塌。

(3)待制造的零件可具有三维几何形状的通道p，如图1至图3的零件P的情况。由于没有适合这种几何形状的工具，因此无法正确清洁该通道。

发明内容

申请人公司寻找了这些问题的解决方案，并发现了构建由牺牲材料制成的壳体或外壳内部的零件(仅由陶瓷或金属的光固化组合物的有机部分构成)使得：

在照射各层之后，能够获得包封所寻找的零件的固化的牺牲材料块，仅使块脱粘以获得零件；因此，优化了零件的清洁，这是因为不再需要在糊状物内寻找该零件并通过使用化学产品来清洁该零件；

在零件具有悬臂面并且因此在其构建过程中易于坍塌的情况下，能够确保固化的牺牲材料的壳体或外壳有利地成为所寻找的支撑物；