[发明专利]增材制造技术及其应用

说明书

本发明题为“增材制造技术及其应用”。在一个方面，本发明提供了一种制造烧结制品的方法，该方法包括提供复合制品，该复合制品包括经由一种或多种增材制造技术由粉末组合物印刷的多孔外部，该多孔外部限定内部体积，以及在该内部体积中提供松散粉末组分。同时烧结该多孔外部和该松散粉末组分以提供包括烧结内部和烧结外部的该烧结制品。

技术领域

本发明涉及增材制造技术，并且更具体地讲，涉及在烧结之前和之后提供制品密度增强的增材制造技术。

背景技术

增材制造通常包括如下过程，其中采用数字三维(3D)设计数据来通过材料沉积和处理制造成层的制品或部件。已经开发了属于增材制造的范畴的各种技术。增材制造为基于模制过程的传统制品制造技术提供了有效且节省成本的另选方案。利用增材制造，可避免模具和/或铸模构造以及其他工具加工的大量时间和费用。另外，增材制造技术通过允许在过程中回收并且排除对模具润滑剂和冷却剂的需求来有效地使用材料。最重要的是，增材制造实现了制品设计的显著自由。可在没有大量费用的情况下生产具有高度复杂形状的制品，从而允许在最终设计选择之前开发和评估一系列制品设计。

然而，若干增材制造技术仍存在挑战。例如，粘结剂喷射工艺需要后烧结过程以将印刷制品固结成致密的成品。产品的最终密度是若干变量的结果，包括印刷制品的生坯密度。生坯密度反映粉末充填效率和相邻颗粒的接触接近度。具有较高表面区域、较高接触点和较短扩散距离的较小颗粒用于在烧结期间增强致密化过程。然而，在粉末床方法中，存在粉末粒度的实际限制，该粉末粒度被成本有效地制造并且易于铺展成连续层。此外，细颗粒倾向于结块或聚集，从而产生较低的表观密度。鉴于这些技术考虑，需要增强以改善增材制造技术中的颗粒相互作用和充填效率。

发明内容

在一个方面，本文描述了制造制品的方法，该方法采用增材制造技术，在烧结之前和之后提供制品密度的增强。简而言之，制造烧结制品的方法包括提供复合制品，该复合制品包括通过一种或多种增材制造技术由粉末组合物印刷的多孔外部，该多孔外部限定内部体积，以及在内部体积中提供松散粉末组分。同时烧结多孔外部和松散粉末组分以提供包括烧结内部和烧结外部的烧结制品。在一些实施方案中，在烧结内部和烧结外部之间存在密度和/或孔隙度梯度。在另一方面，提供了根据本文所述的方法形成的制品。

在另一方面，本文描述了烧结制品。在一些实施方案中，烧结制品包括烧结内部和烧结外部，烧结外部形成小于30体积％的烧结制品，其中在烧结内部和烧结外部之间存在密度和/或孔隙度梯度。

这些和其它实施方案在以下具体实施方式中进一步描述。

附图说明

图1示出根据一些实施方案的复合制品的平均密度与外部体积百分比之间的线性关系。

图2示出根据一些实施方案的烧结制品的平均密度与外部体积百分比之间的线性关系。

图3(a)-图3(d)是根据一些实施方案的通过粘结剂喷射和烧结制备的烧结制品的横截面光学显微图像。

具体实施方式

参考以下具体实施方式和示例以及前述和下述内容可更容易地理解本文所述的实施方案。然而，本文所述的元素、设备和方法并不限于具体实施方式和示例中所述的具体实施方案。应当认识到，这些实施方案仅示例性地说明本发明的原理。在不脱离本发明实质和范围的情况下，多种修改和变更对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

I.制造烧结制品的方法