三维打印的材料和配方组成比例

本文描述的实施方案一般涉及增材制造。更具体言之，本文公开的实施方案涉及用于经由三维打印(或3D打印)工艺形成物品的配方和工艺。在一个实施方案中，提供了一种增材制造方法。该方法包含在平台之上分配第一进料层。进料包括粉末混合物，该粉末混合物包含包括第一材料的多个微粒和包括第二材料的多个微粒，第二材料不同于第一材料。该方法进一步包含导引激光束以在由存储于计算机可读介质中的数据指定的位置加热进料。激光束将进料加热到足以至少熔合第二材料的温度。

Materials and formulations for 3D printing

The implementation plan described in this paper generally involves additive manufacturing. More specifically, the embodiments disclosed herein relate to formulations and processes for forming articles via a three-dimensional printing (or 3D printing) process. In an implementation plan, a method of increasing production is provided. The method involves distributing the first feed layer over the platform. The feed comprises a powder mixture comprising a plurality of particles comprising a first material and a plurality of particles comprising a second material which is different from the first material. The method further includes guiding laser beams to heat the feed at a position specified by the data stored in a computer-readable medium. The laser beam heated the feed to enough temperature to fuse at least second material.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】三维打印的材料和配方
本文描述的实施方案一般而言涉及增材制造。更具体言之，本文公开的实施方案涉及用于经由三维打印(或3D打印)工艺形成物品的配方和工艺。
技术介绍
增材制造(AM)，也称为固体自由成型制造或3D打印，是指以一系列的二维层或截面从原料(通常为粉末、液体、悬浮液或熔融固体)建造三维物体的任何制造工艺。相比之下，传统加工技术涉及减材工艺并产生从诸如木材或金属块的库存材料切割出的物体。可以将各种增材工艺用于增材制造。各种工艺不同之处在于层被沉积以形成最终物体的方式和对于每种工艺的使用兼容的材料。一些方法熔化或软化材料以产生层，例如选择性激光熔化(SLM)或直接金属激光烧结(DMLS)、选择性激光烧结(SLS)、熔合沉积模型化(FDM)，而其他方法使用不同的技术来固化液体材料，例如立体平版印刷术(SLA)。烧结是熔合小颗粒(例如粉末)以产生物体的工艺。烧结通常涉及加热粉末。当在烧结工艺中将粉末材料加热到足够的温度时，粉末颗粒中的原子扩散穿过颗粒的边界、将颗粒熔合在一起而形成固体块。与熔化相反，烧结中使用的粉末不需要达到液相，因为烧结温度不必达到材料的熔点，烧结时常用于具有高熔点的材料，例如钨和钼。烧结和熔化皆可被用于增材制造。选择性激光熔化(SLM)被用于具有不连续的熔化温度并在SLM工艺期间经历熔化的金属或金属合金的增材制造。
技术实现思路
本文描述的实施方案一般涉及增材制造。更具体言之，本文公开的实施方案涉及用于经由三维打印(或3D打印)工艺形成物品的配方和工艺。在一个实施方案中，提供一种增材制造方法。该方法包含在平台之上分配第一进料层。进料包括粉末混合物，该粉末混合物包含包括第一材料的多个微粒和包括第二材料的多个微粒，第二材料不同于第一材料。该方法进一步包含导引激光束以在由存储于计算机可读介质中的数据指定的位置加热进料。激光束将进料加热到足以至少熔合第二材料的温度。在另一个实施方案中，提供一种增材制造方法。该方法包含在平台之上分配第一进料层。进料包括粉末混合物，该粉末混合物包含多个微粒，每一微粒具有芯材，该芯材为涂有第二材料的第一材料。该方法进一步包含导引激光束以在由存储于计算机可读介质中的数据指定的位置加热进料。激光束将进料加热到足以至少熔合第二材料的温度。在又一个实施方案中，提供一种增材制造方法。该方法包含在平台之上分配第一进料层。第一进料层包括多个微粒，所述微粒包含第一材料，该第一材料具有熔化或烧结温度。该方法进一步包含在第一进料层上方分配第二进料层。第二进料层包括多个微粒，所述微粒包含第二材料，该第二材料具有熔化或烧结温度。该方法进一步包含导引激光束以在由存储于计算机可读介质中的数据指定的位置加热第二进料层。激光束将第二进料层加热到足以至少熔合第二材料的温度。在又一个实施方案中，提供一种增材制造方法。该方法包含在选择性激光烧结方法或选择性激光熔化方法中激光烧结或激光熔化粉末混合物，其中该粉末混合物包含微粒，每个微粒具有涂有涂层材料的芯材，该涂层材料不同于该芯材，其中该芯材选自由包含陶瓷材料、金属材料、金属合金和塑料材料所组成的群组，并且该涂层材料选自由包含陶瓷材料、金属材料、金属合金和塑料材料所组成的群组。附图说明为了可以详细了解上述本公开内容的特征，可参照实施方案(其中一些图示于附图中)而对以上简要概述的实施方案作更特定的描述。然而，应注意的是，附图仅图示公开内容的典型实施方案，因此不应将所述附图视为限制本公开内容的范畴，因本公开内容可认可其他同样有效的实施方案。图1为可用于进行本文描述的一个或多个实施方案的例示性增材制造系统的示意图；图2为依据本文描述的一个或多个实施方案形成的3D部件的一部分的示意图；图3为依据本文描述的实施方案描绘形成3D部件的方法的流程图；图4为依据本文描述的实施方案描绘形成3D部件的另一种方法的流程图；和图5为依据本文描述的实施方案描绘形成3D部件的又一种方法的流程图。为了便于理解，已在可能处使用相同的附图标记来指称对附图而言相同的元件。构思的是，可以将一个实施方案的元件和特征有益地并入其他实施方案中而无需进一步详述。具体实施方式以下的公开内容描述用于经由三维打印(或3D打印)工艺形成物品的配方和方法。在下面的描述和图1至图5中提出某些细节，以提供对本公开内容的各种实施方案的全盘理解。未在以下公开内容中阐述描述时常与增材制造制程相关的众所周知结构和系统的其他细节，以避免不必要地模糊了各种实施方案的描述。附图所示的许多细节、尺寸、角度和其他特征仅是特定实施方案的说明。因此，在不偏离本公开内容的精神或范围之下，其他实施方案可以具有其他细节、部件、尺寸、角度和特征。另外，可以在没有几个下述细节之下实施本公开内容的进一步实施方案。三维打印允许开发独特的材料和微结构。在3D打印中，材料是使用增材制造工艺形成。由于3D打印技术的性质，可以使用在几种长度尺度下具有不同性质的结构来制造组成物。大多数市售的3D打印部件着重于最终物品的形状因子和几何特征。若通过3D打印来实现沉积的性质，则可以制造具有热力学介稳态的化学组成物的物品和经由目前可用的技术无法形成的微结构(孔洞率、结晶度、晶粒尺寸和方向及其他特征)。本公开内容的一些实施方案包括开发在从纳米到毫米的长度尺度上导致期望的最终性质(机械、电或热等)的材料和沉积方法。依据本公开内容开发的材料包括以下中的至少一者：(a)金属、玻璃状、玻璃-陶瓷或聚合组成物；(b)由纤维、嵌入第二相基质(例如铝-碳化硅复合物)中的晶须所组成的复合物；(c)在整个厚度上具有受控的开放和封闭孔隙度的催化材料；和(d)有能力将微量合金元素量控制到0.1原子％的合金组成物。沉积之后，可以在原位使用热源(例如激光、微波、光学或电化学能源)将沉积的材料固结(烧结或致密化)。在本公开内容的一些实施方案中，使用冶金相图、涂布或电镀、两相混合物和金属-玻璃状或金属-玻璃-陶瓷组成物来形成3D部件。在一些实施方案中，使用具有低温共晶体的相图。例示性组成物包括Al基合金(例如使用Zn、Cu、Mg和Si作为合金元素)。在一些实施方案中，将高导电性金属材料(例如铜、银或金)镀在陶瓷粉末颗粒上并在3D打印过程中烧结(例如熔合)。此种组合提供与陶瓷材料的强度和硬度组合的金属的独特的热和电特性。另一个实施方案包括在金属粉末上涂布低温玻璃组成物，随后打印和熔合，从而产生电和热绝缘结构。在一些实施方案中，包括受控孔隙度(或孔洞)的打印结构的处理是通过打印被涂有有机材料的金属颗粒来实现。在高温熔合(也称为烧结或压实)期间，有机材料被烧除，从而在金属颗粒之间留下受控的孔洞。这些打印结构可被用作例如具有独特的热和电特性的膜、催化剂和过滤器。在一些实施方案中，打印结构的处理，包括受控孔隙度(孔洞率)、结晶度和晶粒尺寸和晶粒方向是通过修改用以实现熔合的激光源的参数(例如功率密度、曝光时间和脉冲持续时间)来实现。在一些实施方案中，使用增材制造来形成用于半导体制造设备的腔室物品或部件，其中腔室物品或部件是由不同的材料形成。一个此类的实例是腔室衬里，其中容积材料是涂有另一种(化学兼容的)金属的外部一次性涂层的铝或不锈钢合金(使用3D打印处理)。在预防性维护期间，外部一次性涂层与沉积本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增材制造方法，包含以下步骤：在平台之上分配第一进料层，其中所述进料包括粉末混合物，所述粉末混合物包含包括第一材料的多个微粒和包括第二材料的多个微粒，所述第二材料不同于所述第一材料；和导引激光束以在由存储于计算机可读介质中的数据指定的位置加热所述进料，其中所述激光束将所述进料加热到足以至少熔合所述第二材料的温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.05 US 62/275,0351.一种增材制造方法，包含以下步骤：在平台之上分配第一进料层，其中所述进料包括粉末混合物，所述粉末混合物包含包括第一材料的多个微粒和包括第二材料的多个微粒，所述第二材料不同于所述第一材料；和导引激光束以在由存储于计算机可读介质中的数据指定的位置加热所述进料，其中所述激光束将所述进料加热到足以至少熔合所述第二材料的温度。2.如权利要求1所述的方法，其中所述温度高于或等于所述第二材料的熔化或烧结温度但低于所述第一材料的熔化或烧结温度。3.如权利要求1所述的方法，其中所述微粒具有介于约10至约300微米之间的直径。4.如权利要求1所述的方法，其中所述第一材料为非金属的，并且所述第二材料为金属的。5.如权利要求1所述的方法，其中在所述导引所述激光束以加热所述进料的步骤的过程中，所述第一材料的至少一部分保持未熔合。6.如权利要求1所述的方法，进一步包含以下步骤：在所述第一进料层之上分配第二进料层；和导引所述激光束以在由存储于计算机可读介质中的数据指定的位置加热所述第二进料层，其中所述激光束加热所述进料，同时改变至少一个选自所述激光束的暴露时间、脉冲持续时间、功率水平和功率密度的激光束参数。7.如权利要求1所述的方法，其中所述第一材料选自由陶瓷材料、金属材料、金属合金材料和塑料材料所组成的群组，且所述第二材料选自由陶瓷材料、金属材料、金属合金和塑料材料所组成的群组...

【专利技术属性】
技术研发人员：考希克·维迪亚，西蒙·雅维伯格，卡里阿帕·阿恰帕·巴杜瓦曼达，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US