在增材制造工艺中使用低温固化来从多孔基质生产单块体制造技术

一种从多孔基质生产单块体的方法，其包含在增材制造工艺中使用低温固化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请案本申请案主张2013年11月6日申请的第61/900,774号美国临时专利申请案的优先权，所述美国临时专利申请案以全文引用的方式并入本文中。
本专利技术大体上涉及增材制造工艺，且特定来说，涉及在增材制造中使用低温固化。
技术介绍
增材制造(AM)是指一种工艺，借助所述工艺使用数字3D设计数据通过沉积材料分层构建组件。增材制造包含3D打印及下文将更详细描述的其它工艺。AM是可与需要材料移除的常规制造方法区分开的一种制造技术。代替从固体块研磨工件，举例来说，增材制造使用可以精细粉末形式提供的材料逐层构建组件。可在本文所论述的多种增材制造工艺中使用一系列不同金属、塑料及复合材料。
技术实现思路
一个实施例涉及一种从多孔基质生产单块体的方法，所述方法包含在增材制造工艺中使用低温固化。另一实施例涉及一种从多孔基质生产单块体的方法，所述方法包含：提供具有填隙空间且包括至少第一反应物的一层多孔基质；使所述多孔基质的所述层与承载至少第二反应物的渗透介质接触；允许所述渗透介质在促进所述至少第一反应物与所述至少第二反应物之间的反应的条件下渗透所述多孔基质的所述层的所述填隙空间的至少一部分以提供至少第一产物；允许所述至少第一产物形成且填充所述多孔基质的所述层的所述填隙空间的至少一部分；以及重复以上步骤以生产单块体。另一实施例涉及一种从多孔基质生产单块体的方法，所述方法包含：提供具有填隙空间且包括至少第一反应物的多孔基质的多个连续层；使所述多孔基质的所述多个连续层与承载至少第二反应物的渗透介质接触；允许所述渗透介质在促进所述至少第一反应物与所述至少第二反应物之间的反应的条件下渗透所述多孔基质的所述层的所述填隙空间的至少一部分以提供至少第一产物；以及允许所述至少第一产物形成且填充所述多孔基质的所述层的所述填隙空间的至少一部分以形成所述单块体。另一实施例涉及一种从多孔基质生产单块体的方法，所述方法包含：提供具有填隙空间且包含至少第一反应物的多孔基质的第一层；使所述多孔基质的所述第一层与承载至少第二反应物的渗透介质接触；允许所述渗透介质在促进所述至少第一反应物与所述至少第二反应物之间的反应的条件下渗透所述多孔基质的所述第一层的填隙空间的至少一部分以提供至少第一产物；允许所述至少第一产物形成且填充所述多孔基质的所述第一层的所述填隙空间的至少一部分；在所述多孔基质的所述第一层之上提供所述多孔基质的多个连续层；使所述多孔基质的所述多个连续层与所述渗透介质接触；允许所述渗透介质在促进所述至少第一反应物与所述至少第二反应物之间的反应的条件下渗透所述多孔基质的所述连续层的所述填隙空间的至少一部分以提供至少第一产物；以及允许所述至少第一产物形成且填充所述多孔基质的所述第一层的所述填隙空间的至少一部分，由此生产单块体。附图说明图1是根据实施例的可在制造单块体的方法中使用的设备的示意性说明。图2是根据实施例的可在制造单块体的方法中使用的另一设备的照片。图3是根据所述方法的实施例所制造的锥形单块体的照片。具体实施方式可使用增材制造方法(例如3D打印、立体光刻、熔融沉积成型、电子束无模制造、直接金属激光烧结、电子束熔化、选择性激光熔化、选择性热烧结、选择性激光烧结、基于石膏的3D打印、分层实体制造、数字光处理、聚合材料喷射(polyjet)及粉末层喷墨打印)制造单块体。下文在表1及2中更详细描述这些方法，表1和2分别从2013年七月/八月光学及光子学新闻(Optics&Photonics News)第22页的蒂姆·海耶斯(Tim Hayes)所著的“3D打印的未来(The future of 3D printing)”及11/6/13所访问的维基百科(Wikipedia)3D打印网页复制。然而，这些方法中的若干方法仅适用于使用金属制造，而其它方法仅适用于使用聚合物制造。专利技术者已发现，在增材制造中使用低温固化过程导致能够制造任何类型的材料(包含金属、陶瓷、陶瓷金属、聚合物或其复合物)的单块体的方法。表1表2在低温固化或热液液相致密化过程中，使包含第一反应物(即，能够经受化学反应的材料)的多孔基质与包含第二反应物的渗透介质接触。第一及第二反应物起反应以形成填充多孔基质中的孔的产物。在实施例中，含有第一反应物的多孔基质呈粉末形式。在实施例中，多孔基质还包含粘结剂(例如聚合物粘结剂)以使粉末结块。替代地，可省略粘结剂。在另一实施例中，多孔基质包含流体，例如水、酒精或其组合。替代地，可使用其它非水流体。任何适合的基质及渗透材料，例如，作为附件附加到本文且特此以全文引用方式并入的美国专利8,313,802中所揭示的基质及渗透材料。使用术语低温固化作为用于8,313,802专利中所描述的热液液相烧结方法的同义词。所述方法的实施例包含在增材制造工艺中使用低温固化来从多孔基质生产单块体。低温可为小于通常与金属及陶瓷的烧结相关联的温度的任何温度。通常，温度可小于约500℃，例如小于约250℃，例如室温到200℃(包含80到180℃)。反应压力可小于100,000psi，例如1到3个大气压。另一实施例包含一种从多孔基质生产单块体的方法，所述方法包含：提供具有填隙空间且包括至少第一反应物的一层多孔基质；使所述多孔基质的所述层与承载至少第二反应物的渗透介质接触；允许渗透介质在促进所述至少第一反应物与所述至少第二反应物之间的反应的条件下渗透所述多孔基质的所述层的所述填隙空间的至少一部分以提供至少第一产物；允许所述至少第一产物形成且填充所述多孔基质的所述层的所述填隙空间的至少一部分；以及重复以上步骤以生产单块体。又一实施例涉及一种从多孔基质生产单块体的方法，所述方法包含：提供具有填隙空间且包括至少第一反应物的多孔基质的多个连续层；使所述多孔基质的所述多个连续层与承载至少第二反应物的渗透介质接触；允许所述渗透介质在促进所述至少第一反应物与所述至少第二反应物之间的反应的条件下渗透所述多孔基质的所述层的所述填隙空间的至少一部分以提供至少第一产物；以及允许所述至少第一产物形成且填充所述多孔基质的所述层的所述填隙空间的至少一部分以形成所述单块体。另一实施例涉及一种从多孔基质生产单块体的方法，所述方法：提供具有填隙空间且包括至少第一反应物的多孔基质的第一层；使所述多孔基质的所述第一层与承载至少第二反应物的渗透介质接触；允许所述渗透介质在促进所述至少第一反应物与所述至少第二反应物之间的反应的条件下渗透所述多孔基质的所述第一层的所述填隙空间的至少一部分以提供至少第一产物；允许所述至少第一产物形成且填充所述多孔基质的所述第一层的所述填隙空间的至少一部分；在所述多孔基质的所述第一层之上提供所述多孔基质的多个连续层；使所述多孔基质的所述多个连续层与所述渗透介质接触；允许所述渗透介质在促进所述至少第一反应物与所述至少第二反应物之间的反应的条件下渗透所述多孔基质的所述连续层的所述填隙空间的至少一部分以提供第一产物；以及允许所述至少第一产物形成且填充所述多孔基质的所述第一层的所述填隙空间的至少一部分，由此生产单块体。在上文实施例中的任何者中，可在提供下一连续层之前使多个连续层中的每一层与渗透介质接触。替代地，可首先提供单块体的所有层，且接着使其与渗透介质接触。此外，在上文实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从多孔基质生产单块体的方法，其包括：在增材制造工艺中使用低温固化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.06 US 61/900,7741.一种从多孔基质生产单块体的方法，其包括：在增材制造工艺中使用低温固化。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述温度小于约250℃。3.一种从多孔基质生产单块体的方法，其包括：提供具有填隙空间且包括至少第一反应物的一层多孔基质；使所述多孔基质的所述层与承载至少第二反应物的渗透介质接触；允许所述渗透介质在促进所述至少第一反应物与所述至少第二反应物之间的反应的条件下渗透所述多孔基质的所述层的所述填隙空间的至少一部分以提供至少第一产物；允许所述至少第一产物形成且填充所述多孔基质的所述层的所述填隙空间的至少一部分；以及重复以上步骤以生产单块体。4.一种从多孔基质生产单块体的方法，其包括：提供具有填隙空间且包括至少第一反应物的多孔基质的多个连续层；使所述多孔基质的所述多个连续层与承载至少第二反应物的渗透介质接触；允许所述渗透介质在促进所述至少第一反应物与所述至少第二反应物之间的反应的条件下渗透所述多孔基质的所述层的所述填隙空间的至少一部分以提供至少第一产物；以及允许所述至少第一产物形成且填充所述多孔基质的所述层的所述填隙空间的至少一部分以形成所述单块体。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述多个连续层中的每一层在提供所述下一连续层之前与所述渗透介质接触。6.根据权利要求4所述的方法，其中首先提供所述多个连续层的全部所述层，且接着使所述多个连续层与所述渗透介质接触。7.一种从多孔基质生产单块体的方法，其包括：提供具有填隙空间且包括至少第一反应物的多孔基质的第一层；使所述多孔基质的所述第一层与承载至少第二反应物的渗透介质接触；允许所述渗透介质在促进所述至少第一反应物与所述至少第二反应物之间的反应的条件下渗透所述多孔基质的所述第一层的所述填隙空间的至少一部分以提供至少第一产物；允许所述至少第一产物形成且填充所述多孔基质的所述第一层的所述填隙空间的至少一部分；在所述多孔基质的所述第一层之上提供所述多孔基质的多个连续层；使所述多孔基质的所述多个连续层与所述渗透介质接触；允许所述渗透介质在促进所述至少第一反应物与所述至少第二反应物之间的反应的条件下渗透所述多孔基质的所述连续层的所述填隙空间的至少一部分以提供至少第一产物；以及允许所述至少第一产物形成且填充所述多孔基质的所述第一层的所述填隙空间的至少一部分，由此生产单块体。8.根据权利要求1、3、4或7所述的方法，其中使用所述渗透介质完全渗透所述整个多孔基质。9.根据权利要求1、3、4或7所述的方法，其中所述多孔基质包括粘结剂材料。10.根据权利要求1、3、4或7所述的方法，其中所述渗透介质与所述粘结剂起反应，从而导致所述粘结剂从所述多孔基质移除。11.根据权利要求3、4或7所述的方法，其中所述方法包括增材制造工艺。12.根据权利要求1或11所述的方法，其中所述增材...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德·E·里曼，
申请(专利权)人：美国鲁吉斯新泽西州立大学，
类型：发明
国别省市：美国;US