具有热弯曲材料供给的增材制造制造技术

在增材制造中，复合的建造材料丝和脱模材料丝(均是金属/陶瓷粉末加上粘合剂的复合材料)从各自的丝轴投落至打印头。在丝轴上以及整个落差高度上，丝被加热至使所述丝弯曲但不会使所述丝软化至断裂点的温度，例如，被加热但温度低于粘合剂的软化剂(例如，蜡)的玻璃化温度。所述落差高度具有与打印床相似的线性比例。材料被脱粘并被烧结。

Additive Manufacturing with Hot Bending Material Supply

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有热弯曲材料供给的增材制造相关申请的交叉引用本专利技术要求根据35U.S.C.§119(e)的如下美国临时申请的权益：2016年12月6日提交的标题为“WARMSPOOLFEEDINGFORSINTERINGADDITIVELYMANUFACTUREDPARTS”的第62/430,902号临时申请；2017年1月4日提交的标题为“INTEGRATEDDEPOSITIONANDDEBINDINGOFADDITIVELAYERSOFSINTER-READYPARTS”的第62/442,395号临时申请；2017年3月31日提交的标题为“SINTERINGADDITIVELYMANUFACTUREDPARTSINAFLUIDIZEDBED”的第62/480,331号临时申请；2017年4月24日提交的标题为“SINTERINGADDITIVELYMANUFACTUREDPARTSINMICROWAVEOVEN”的第62/489,410号临时申请；2017年5月11日提交的标题为“RAPIDDEBINDINGVIAINTERNALFLUIDCHANNELS”的第62/505,081号临时申请；2017年6月13日提交的标题为“COMPENSATINGFORBINDER-INTERNALSTRESSESINSINTERABLE3DPRINTEDPARTS”的第62/519,138号临时申请；2017年8月15日提交的标题为“BUBBLEREMEDIATIONIN3DPRINTINGOFMETALPOWDERINSOLUBLEBINDERFEEDSTOCK”的第62/545,966号临时申请；和2017年10月20日提交的标题为“3DPRINTINGINTERNALFREESPACEWITHASINTERABLEPOWDERFEEDSTOCK”的第62/575,219号临时申请，通过引用将这些申请的全部公开内容并入本文。
本专利技术与复合金属或陶瓷材料的三维打印有关。
技术介绍
“三维打印”作为一种工艺，其包括用于制造金属零件的多种方法。在三维打印中，通常，零件的无支撑跨距以及悬垂或悬臂部分可能需要下方的可移除的和/或可溶的和/或分散的支架，以在后处理期间提供用于沉积的接触面或抵抗变形。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例的第一方面，增材制造的方法可以包括在从第一丝轴到打印头组件的落差高度投下建造材料丝，所述建造材料丝包括第一粘合剂和大于50％体积分数的可烧结粉末化金属。也可以在从第二丝轴到打印头组件的落差高度投下脱模材料丝，所述脱模材料丝包括第二粘合剂和粉末化陶瓷。所述建造材料丝在所述第一丝轴上沿着所述落差高度被加热到比第一粘合剂的软化成分的玻璃化温度低的温度，以使建造材料丝弯曲。将所述建造材料的层和所述脱模材料的层沉积在打印床之上，所述落差高度基本上等于或长于所述打印床的对角线。使用相同的溶剂脱粘第一粘合剂和第二粘合剂，以形成包括所述建造材料和所述脱模材料的褐色零件组件。在将所述脱模材料分解为脱模粉末的时候所述褐色零件组件被烧结。可选择地，沿着所述落差高度投下的所述建造材料丝在所述落差高度上具有大于10cm的弯曲半径。打印床可以通过打印床加热器而被加热到50至120摄氏度。可替代地或额外地，所述打印床可以被定位在所述落差高度下方，并且所述建造材料可以沿着所述落差高度而被加热，以受到从被加热的所述打印床升起的对流热的辅助。可选择地，所述第一粘合剂除了所述软化成分之外还包括聚合物，并且所述软化成分包括从蜡、脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪醇、烷烃、凡士林、萘、乙二醇和甘油选取的溶剂可萃取的非聚合物成分。进一步可选择地，所述打印头组件可以横向地运输至穿过大于所述打印床的表面积的50％的打印面积，使得所述建造材料丝通过所述打印头组件的横向运输而从所述第一丝轴解绕。所述建造材料丝可以使用通向所述打印头组件的柔性鲍登管(Bowdentube)引导，所述柔性鲍登管小于所述落差高度的1/3。根据本专利技术的实施例的另一方面，增材制造的方法可以包括在第一丝轴上缠绕建造材料丝，所述建造材料包括第一粘合剂和大于50％体积分数的可烧结粉末化金属，缠绕被控制在处于比所述第一粘合剂的可软化成分的玻璃化温度低的温度，并且以大于2cm的弯曲半径进行缠绕。所述第一丝轴可以在未受控制的环境温度下运输。可以使用第一进料机构将所述建造材料丝从所述第一丝轴解绕。所述第一丝轴和被抽出的所述建造材料丝可以被保持在处于比室温高但比所述第一粘合剂的可软化成分的玻璃化温度低的第二温度下的加热室中。脱模材料的层可以被沉积，并且在在先沉积的所述脱模材料之上沉积所述建造材料。所述第一粘合剂的至少一部分可以被脱粘以形成包括所述建造材料的褐色零件组件。所述褐色零件组件可以被烧结。可选择地，所述建造材料丝的自由悬跨(freespan)悬挂在丝轴和第一进料机构之间，所述自由悬跨具有大于10cm的弯曲半径。可选择地，可以在被打印床加热器加热到50-120摄氏度的打印床上方沉积所述建造材料的层，其中，所述自由悬跨大体上等于或长于所述打印床的对角线。可替代地或额外地，所述打印床可以位于所述自由悬跨下方，并且所述自由悬跨在从被加热的所述打印床升起的对流热的辅助下被加热到所述第二温度。进一步可选择地，所述第一丝轴可以在所述自由悬跨和所述打印床的垂直上方定位，并且所述第一丝轴在从被加热的所述打印床升起的对流热的辅助下被加热到所述第二温度。可替代地或额外地，所述第一进料机构可以与所述打印头一起运输，使得所述建造材料丝通过所述第一进料机构并通过所述第一进料机构的横向运输而从所述第一丝轴解绕，其中，所述打印头穿过大于所述打印床的表面积的50％的打印面积。可选择地，可以使用通向所述第一进料机构的柔性鲍登管引导所述建造材料丝，所述柔性鲍登管小于所述自由悬跨的1/3。所述建造材料丝可以具有大于0.5mm但小于2mm的横截面直径，两个示例是大体上等于或小于1mm(具有高于40摄氏度的弯曲温度)并且大体上等于或小于2mm，并且具有高于50摄氏度并大体上低于55摄氏度的弯曲温度。相应地，复合建造材料丝和脱模材料丝(均是金属/陶瓷粉末加上粘合剂的复合材料)可以从各自的丝轴投落至打印头。在丝轴上以及在整个落差高度上，丝可以被加热到使丝弯曲但不会被软化至断裂点的温度，例如，被加热但低于所述粘合剂的软化剂(例如，蜡)的玻璃化温度的温度。所述落差高度可以具有与所述打印床相似的线性比例。材料可以被脱粘和烧结。根据本专利技术的实施例的另一方面，减少增材制造零件中的变形的方法可以包括形成复合材料连续层的收缩或致密化连接平台，复合材料包括基于聚合物的粘合剂基体中的金属颗粒填料。可脱粘基体可以包括不同组分，以使得成为单阶段粘合剂或双阶段粘合剂。收缩或致密化连接支架在收缩平台的上方由相同的复合材料形成。相同复合材料的期望的零件在收缩平台和收缩支架上形成，期望的零件的基本上水平的部分(例如，悬垂、桥、大半径的拱)通过收缩平台(例如，直接地、经由收缩支架或经由脱模层)垂直地支撑。滑动脱模层可以在收缩平台下方被形成为具有等于或大于收缩平台底部的表面积(例如，如图4所示)，以此减少在收缩平台与下层表面(例如，构建平台或用于烧结的托盘)之间的横向阻力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增材制造的方法，其包括：在从第一丝轴到打印头组件的落差高度上投下建造材料丝，所述建造材料丝包括第一粘合剂和大于50％体积分数的可烧结粉末化金属；在从第二丝轴到所述打印头组件的落差高度上投下脱模材料丝，所述脱模材料丝包括第二粘合剂和粉末化陶瓷；在所述第一丝轴上并沿着所述落差高度将所述建造材料丝加热到比所述第一粘合剂的软化成分的玻璃化温度还低的温度，以使所述建造材料丝弯曲；在打印床上方沉积所述建造材料丝的层和所述脱模材料丝的层，所述落差高度基本上等于或长于所述打印床的对角线；使用相同的溶剂脱粘所述第一粘合剂和所述第二粘合剂，以形成包括所述建造材料丝和所述脱模材料丝的褐色零件组件；和在将所述脱模材料分解成脱模粉末的时候烧结所述褐色零件组件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.06 US 62/430,902;2017.01.04 US 62/442,395;1.一种增材制造的方法，其包括：在从第一丝轴到打印头组件的落差高度上投下建造材料丝，所述建造材料丝包括第一粘合剂和大于50％体积分数的可烧结粉末化金属；在从第二丝轴到所述打印头组件的落差高度上投下脱模材料丝，所述脱模材料丝包括第二粘合剂和粉末化陶瓷；在所述第一丝轴上并沿着所述落差高度将所述建造材料丝加热到比所述第一粘合剂的软化成分的玻璃化温度还低的温度，以使所述建造材料丝弯曲；在打印床上方沉积所述建造材料丝的层和所述脱模材料丝的层，所述落差高度基本上等于或长于所述打印床的对角线；使用相同的溶剂脱粘所述第一粘合剂和所述第二粘合剂，以形成包括所述建造材料丝和所述脱模材料丝的褐色零件组件；和在将所述脱模材料分解成脱模粉末的时候烧结所述褐色零件组件。2.根据权利要求1所述的方法，其中，沿着所述落差高度投下的所述建造材料丝具有大于10cm的弯曲半径。3.根据权利要求2所述的方法，还包括：通过打印床加热器将所述打印床加热到50至120摄氏度。4.根据权利要求2所述的方法，还包括：将所述打印床定位在所述落差高度下方；和在从被加热的所述打印床升起的对流热的辅助下沿着所述落差高度加热所述建造材料丝。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一粘合剂包括除了所述软化成分之外的聚合物，并且所述软化成分包括从蜡、脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪醇、烷烃、凡士林、萘、乙二醇和甘油选取的溶剂可萃取的非聚合物成分。6.根据权利要求1所述的方法，还包括：横向地运输所述打印头组件以穿过大于所述打印床的表面积的50％的打印面积，使得通过所述打印头组件的横向运输将所述建造材料丝从所述第一丝轴解绕。7.根据权利要求6所述的方法，还包括：使用通向所述打印头组件的柔性鲍登管引导所述建造材料丝，所述柔性鲍登管小于所述落差高度的1/3。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述建造材料丝的横截面直径大于0.5mm但小于2mm。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述建造材料丝的横截面直径大体上等于或小于1mm，并且所述温度高于40摄氏度。10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述建造材料丝的横截面直径大体上等于或小于2mm，并且所述温度高于50摄氏度并大体上低于55摄氏...

【专利技术属性】
技术研发人员：格雷戈里·托马斯·马克，
申请(专利权)人：马克弗巨德有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US