支撑剂的加成制造制造技术

本文提供了配制用于支撑剂的加成形成的陶瓷油墨，以及制造所述油墨的方法和包括所述油墨的油墨体系。所形成的支撑剂可含有支撑剂芯、支撑剂壳、支撑剂外涂层或其任何组合。本文还提供了用于形成支撑剂的加成方法。所述陶瓷油墨可逐滴、线性、以平面方式或其任何组合施加以形成支撑剂。本文进一步提供了被配置来生产支撑剂的加成制造机，以及包括所述加成制造机的系统和用于运行所述加成制造机的软件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术背景本申请根据35U.S.C.§119(e)要求在2013年8月15日提交的现有美国临时专利申请号61/866,132的权益，所述专利申请以引用的方式整体并入本文。本专利技术涉及用于生产支撑剂的加成方法、系统和材料。支撑剂生产取决于多个批量操作。将陶瓷模板在流化床中喷涂，然后烧结以形成高强度陶瓷支撑剂主体。基于批量的方法的本质意味着产品的最终产率通常在一定程度上受损于每个步骤的损失—从涂布浆液的研磨至流化床模板的喷涂；至烧结；以及至分类。陶瓷油墨的数字沉积当前用于装饰性瓷砖的大量生产，在陶瓷基材上使用固体颗粒油墨，出于装饰性和功能性目的在玻璃上使用固体颗粒油墨，出于装饰性和功能性目的在玻璃上使用有机油墨，并且在硅上使用导电油墨以用于生产太阳能电池。迄今为止，尚未进行或设想过陶瓷支撑剂的印刷。专利技术概述因此，本专利技术的一个特征是使处理损失、与用以改变尺寸和组成的变化相关联的停机时间最小化。本专利技术的另一个特征是使在组成、支撑剂形态以及总产率方面的灵活性最大化。本专利技术的另一个特征是在支撑剂生产中提供更高的长宽比、产生层状结构的能力、增大的设计灵活性，以及对于易碎基材的非接触能力(offcontactcapability)。本专利技术另外的特征和优点将在以下的描述中部分阐明，并且部分地将由描述而显而易见，或可通过实践本专利技术习知。本专利技术的目标和其他优点将通过在描述和随附权利要求中具体指出的元件和组合实现和获得。为了实现这些和其他优点，并且根据本专利技术的目的，如本文体现并广泛描述的，本专利技术涉及一种陶瓷油墨。陶瓷油墨可配制用于支撑剂的加成形成。陶瓷油墨可含有至少一种陶瓷材料和至少一种粘结剂。陶瓷油墨可呈分散体、悬浮液、溶液、胶体、溶胶、凝胶、糊料、粉末、固体、带、膜，或其任何组合的形式。任何合适的陶瓷材料或陶瓷材料的混合物可在陶瓷油墨中使用。例如，陶瓷材料可包括金属氧化物、金属氧化物、金属碳化物，或其任何组合。陶瓷油墨可含有至少一种溶剂。陶瓷油墨可含有稳定剂、聚合引发剂、增塑剂、分散剂、粘度剂、增粘剂、金属氢化物，或其任何组合。本专利技术还涉及一种制造陶瓷油墨的方法。例如，该方法可包括将至少一种陶瓷材料与至少一种粘结剂混合。本专利技术还涉及一种配制用于支撑剂的加成形成的油墨体系。例如，油墨体系可包括在化学组成、至少一个物理特性或两者上不同的至少两种陶瓷油墨。油墨体系可包括含有至少一种陶瓷材料的第一油墨和含有至少一种粘结剂的第二油墨。本专利技术还涉及一种用于形成支撑剂的加成方法。可将至少一种陶瓷油墨施加至印刷机工作台以形成支撑剂生坯。可将支撑剂生坯烧结或固化以产生支撑剂。陶瓷油墨可逐滴、线性、以平面方式或其任何组合施加。可由至少一种陶瓷油墨的施加形成支撑剂生坯的至少一层。至少一层可在该层的形成之后且任选地在后续层的形成之前固化。支撑剂可含有支撑剂芯、支撑剂壳、支撑剂外涂层或其任何组合。支撑剂生坯可含有支撑剂生坯芯、支撑剂生坯壳、支撑剂生坯外涂层，或其任何组合。所得的支撑剂生坯可进一步加工(干燥并烧结或直接烧结)以形成具有期望的形状、尺寸、密度和化学组成的高强度陶瓷主体。本专利技术还涉及另一种用于形成支撑剂的加成方法。可将至少一种陶瓷油墨施加至印刷机工作台以形成粉末床。可将支撑剂床的至少一部分烧结或固化以产生支撑剂。粉末床可以连续层的形式形成并且可在每个层的形成之后进行烧结或固化。可在烧结每个层之后降低印刷机工作台。可使用任何技术如烘箱、微波、激光束或电子束进行烧结。固化可为热、紫外或红外固化等。本专利技术还涉及一种被配置来生产支撑剂的加成制造机。该系统可包括：机架；与机架操作性地相关联的印刷机工作台；与机架操作性地相关联的印刷头，其可定位在印刷机工作台上方(处于大于其的高度)并且被配置来分配至少一种陶瓷油墨；以及至少一个致动器，其被配置来使印刷机工作台和印刷头相对于彼此移动。印刷头可包括至少一个挤出机、至少一个喷嘴，或两者。加成制造机可包括至少一个加热器和/或至少一个温度传感器。加成制造机可包括被配置用于烧结或固化沉积在印刷机工作台上的至少一种陶瓷油墨的至少一个能量源。本专利技术还提供了被设计成在加成制造机的微控制器上运行的软件。本专利技术还涉及一种用于以加成方式生产支撑剂的系统。例如，系统可包括被配置来形成支撑剂生坯的加成制造机和被配置来烧结支撑剂生坯的烘箱。系统可包括计算机，其与加成制造机和烘箱中的至少一个操作性通信并且被配置来向加成制造机和烘箱中的至少一个发送指令、从其中接收数据，或两者。本专利技术还涉及另一种被配置来生产支撑剂的加成制造机。加成制造机可包括：机架；与机架操作性地相关联的印刷机工作台；粉末床，其定位在印刷机工作台上并且被配置来保持至少一种陶瓷油墨；能量束源，其与机架操作性地相关联并且可定位在印刷机工作台上方；以及至少一个致动器，其被配置来使能量束源和印刷机工作台相对于彼此移动。加成制造机也可为系统的一部分，所述系统还包括计算机，所述计算机与加成制造机操作性通信并且被配置来向加成制造机发送指令、从其中接收数据，或两者。所配制的油墨、沉积头以及集成的印刷机/软件均为本专利技术的方面。应理解，上述一般描述和以下详述仅为示例性和解释性的并且旨在提供对所要求保护的本专利技术的进一步解释。专利技术详述本专利技术提供了一种陶瓷油墨。陶瓷油墨可配制用于支撑剂的加成形成。陶瓷油墨可含有至少一种陶瓷材料和至少一种粘结剂。陶瓷油墨可呈分散体、悬浮液、溶液、胶体、溶胶、凝胶、糊料、粉末、固体、带、膜，或其任何组合的形式。任何合适的陶瓷材料或陶瓷材料的混合物可在陶瓷油墨中使用。例如，陶瓷材料可包括至少一种金属、至少一种金属氧化物、至少一种金属碳化物，或其任何组合。任何合适的粘结剂或粘结剂的组合可在陶瓷油墨中使用。例如，粘结剂可包括可聚合单体、聚合物、树脂、蜡、水、水溶液或非水溶液，或其任何组合。陶瓷油墨可含有至少一种溶剂。可采用任何合适的溶剂。陶瓷油墨可含有稳定剂、聚合引发剂、增塑剂、分散剂、粘度剂、增粘剂，或金属氢化物，或其任何组合。陶瓷油墨中陶瓷材料的量可变化，以实现具有期望特性的支撑剂。例如，至少一种陶瓷材料可占陶瓷油墨总重量的至少5重量％、至少10重量％、至少25重量％、至少50重量％、至少75重量％、至少90重量％、至少95重量％，或至少99重量％，如5重量％至100重量％。陶瓷油墨可具有任何期望的粘度。例如，陶瓷油墨可具有约5.0mPas本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配制用于支撑剂的加成形成的陶瓷油墨，所述陶瓷油墨包含至少一种陶瓷材料和至少一种粘结剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.15 US 61/866,1321.一种配制用于支撑剂的加成形成的陶瓷油墨，所述陶瓷油墨包含至少
一种陶瓷材料和至少一种粘结剂。
2.如权利要求1所述的陶瓷油墨，其中所述陶瓷油墨包括分散体、悬浮
液、溶液、胶体、溶胶、凝胶、糊料、粉末、固体、带、膜，或其任何组合。
3.如权利要求1所述的陶瓷油墨，其中所述陶瓷材料包含金属氧化物、
金属氧化物、金属碳化物，或其任何组合。
4.如权利要求1所述的陶瓷油墨，其中所述粘结剂包含可聚合单体、聚
合物、树脂、蜡，或其任何组合。
5.如权利要求1所述的陶瓷油墨，其还包含至少一种溶剂。
6.如权利要求1所述的陶瓷油墨，其还包含稳定剂、聚合引发剂、增塑
剂、分散剂、粘度剂、增粘剂、金属氢化物，或其任何组合。
7.如权利要求1所述的陶瓷油墨，其中所述至少一种陶瓷材料占所述陶
瓷油墨的总重量的至少25重量％。
8.如权利要求1所述的陶瓷油墨，其中所述至少一种陶瓷材料占所述陶
瓷油墨的总重量的至少50重量％。
9.如权利要求1所述的陶瓷油墨，其中所述至少一种陶瓷材料占所述陶
瓷油墨的总重量的至少75重量％。
10.如权利要求1所述的陶瓷油墨，其中所述陶瓷油墨具有约5.0mPas
至约500mPas的粘度。
11.一种制造如权利要求1所述的陶瓷油墨的方法，其包括将所述至少一
种陶瓷材料与所述至少一种粘结剂混合。
12.一种配制用于支撑剂的加成形成的油墨体系，所述油墨体系包括在化
学组成、至少一个物理特性或两者上不同的至少两种陶瓷油墨。
13.如权利要求12所述的油墨体系，其包括包含至少一种陶瓷材料的第
一油墨和包含至少一种粘结剂的第二油墨。
14.一种用于形成支撑剂的加成方法，其包括：
将至少一种陶瓷油墨施加至印刷机工作台以形成支撑剂生坯；以及
将所述支撑剂生坯烧结以产生支撑剂。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述陶瓷油墨逐滴、线性、以平面
方式或其任何组合施加。
16.如权利要求14所述的方法，其还包括由所述至少一种陶瓷油墨的所
述施加形成所述支撑剂生坯的至少一层。
17.如权利要求16所述的方法，其还包括在形成所述至少一层之后且在
施加后续层之前降低所述印刷机工作台。
18.如权利要求16所述的方法，其还包括将所述至少一层在所述层的形
成之后且在后续层的形成之前固化。
19.如权利要求14所述的方法，其中所述陶瓷油墨包含至少一种粘结剂。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述至少一种粘结剂包含至少一种
单体并且还包含至少一种聚合引发剂。
21.如权利要求19所述的方法，其还包括将所述支撑剂生坯去粘结剂。
22.如权利要求20所述的方法，其还包括向所施加的陶瓷油墨施加能量
以产生聚合。
23.如权利要求14所述的方法，其还包括使所述陶瓷油墨流动通过印刷

\t头。
24.如权利要求23所述的方法，其中所述印刷头包括至少一个喷嘴、至
少一个挤出机、至少一个筛网，或其任何组合。
25.如权利要求24所述的方法，其还包括加热所述印刷机工作台、所述
印刷头，或两者。
26.如权利要求14所述的方法，其还包括将至少一种支承材料施加至所
述印刷机工作台。
27.如权利要求26所述的方法，其还包括在形成所述支撑剂生坯之后移
除所述支承材料。
28.如权利要求14所述的方法，其中施加彼此不同的至少两种陶瓷油墨。
29.如权利要求28所述的方法，其中所述至少两种陶瓷油墨包括包含陶
瓷材料的第一油墨和包含粘结剂的第二油墨，并且在施加所述第二油墨之前施
加所述第一油墨。
30.如权利要求29所述的方法，其中所述第一油墨和所述第二油墨的所
述施加重复多次以形成所述支撑剂生坯。
31.如权利要求28所述的方法，其中所述至少两种陶瓷油墨包括包含第
一陶瓷材料的第一油墨和包含在化学组成上不同于所述第一陶瓷材料的第二
陶瓷材料的第二油墨。
32.如权利要求14所述的方法，其中所述支撑剂包括支撑剂芯、支撑剂
壳、支撑剂外涂层，或其任何组合。
33.如权利要求14所述的方法，其中所述支撑剂生坯包括支撑剂生坯芯、
支撑剂生坯壳、支撑剂生坯外涂层，或其任何组合。
34.如权利要求33所述的方法，其中所述支撑剂生坯包括所述支撑剂生
坯芯，所述至少一种陶瓷油墨包括第一陶瓷油墨，并且施加所述第一陶瓷油墨

\t以形成所述支撑剂芯。
35.如权利要求34所述的方法，其中所述支撑剂生坯还包括所述支撑剂
生坯壳，所述至少一种陶瓷油墨包括第二陶瓷油墨，并且施加所述第二陶瓷油
墨以形成所述支撑剂生坯壳。
36.如权利要求35所述的方法，其中所述支撑剂生坯还包括所述支撑剂
生坯外涂层，所述至少一种陶瓷油墨包括第三陶瓷油墨，并且使用所述第三陶
瓷油墨形成所述支撑剂生坯外涂层。
37.如权利要求36所述的方法，其中所述三种陶瓷油墨中的至少两种在
化学特性和/或物理特性上不同于彼此。
38.如权利要求14所述的方法，其还包括至少一个减成过程。
39.如权利要求38所述的方法，其中所述减成过程包括铣削、车床加工、
压印、压碎、蚀刻、雕刻，或其任何组合。
40.如权利要求14所述的方法，其中所述印刷机工作台包括被配置来至
少部分地将所述支撑剂成形的...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·弗洛里奥，C·E·科克尔，
申请(专利权)人：哈利伯顿能源服务公司，
类型：发明
国别省市：美国;US