三维打印制造技术

在本文中描述了用于打印金属三维物体的套装、方法和系统。在一个实例中，描述了一种用于三维打印的多流体套装，其包含：第一流体，其包含含有金属或金属前体粒子的第一液体连接料；和第二流体，其包含含有分散在其中的胶乳聚合物粒子的第二液体连接料，其中所述胶乳聚合物粒子具有大约10 nm至大约300 nm的平均粒度，并且其中所述金属或金属前体粒子包含金属纳米粒子、金属氧化物纳米粒子、金属氧化物纳米粒子和还原剂、或其组合。或其组合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】三维打印
[0001]背景三维（3D）打印可以是一种用于由数字模型制造三维固体部件的增材打印方法。3D打印可常用于快速产品原型设计、模具生成、母模生成和小批量制造。一些3D打印技术被认为是增材法，因为它们涉及施加相继的材料层。这不同于常规机械加工法——其通常依靠去除材料来制造最终部件。3D打印通常可利用构建材料的固化或熔结，这对一些材料而言可使用热辅助挤出、熔融或烧结实现。
[0002]附图简述参照下列详述和附图，将显而易见本公开的实例的特征，其中类似附图标记对应于类似但可能不相同的组件。为简洁起见，具有先前描述的功能的附图标记或特征可能或可能不联系出现它们的其它附图进行描述。
[0003]图1是本文中公开的一个示例性3D打印系统的简化等距视图；图2A至2F是描绘使用本文中公开的3D打印方法的实例形成图案化绿坯部件（green part）、固化绿坯部件、至少基本无聚合物的灰坯部件（gray part）和3D金属部件的示意性视图；图3是图示说明本文中公开的3D打印方法的另一实例的流程图；图4(a)
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(d)显示沉积在不锈钢粉末上，然后脉冲加热经过不同温度的胶乳聚合物粘合剂流体的演变的扫描电子显微镜（SEM）照片；图5(a)
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(f)显示相继沉积在不锈钢粉末上，然后脉冲加热经过不同温度的金属氧化物粘合剂流体和胶乳聚合物粘合剂流体的演变的SEM照片；图6(a)
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(c)显示在不同顺序和层中沉积在不锈钢粉末上，然后脉冲加热经过不同温度的金属氧化物粘合剂流体和胶乳聚合物粘合剂流体的演变的SEM照片；和图7显示图6(c)的2500X放大图。
[0004]详述在三维（3D）打印的一些实例中，将粘合剂流体（也称为液体功能剂/材料）选择性施加到粉末床中的构建材料层上。构建材料层的施加和然后粘合剂流体层的施加可随着这些步骤的重复导致在粉末床中形成绿坯部件（也称为绿坯体（green body））。粘合剂流体可包含将绿坯部件的构建材料保持在一起的粘合剂。该绿坯部件可随后暴露于电磁辐射和/或热以烧结绿坯部件中的构建材料，以形成3D部件。
[0005]本文中公开的3D打印套装、方法和系统的实例利用单粘合剂流体或多流体粘合剂。单粘合剂流体或多流体粘合剂中的流体之一包含聚合物粒子，以由金属粉末构建材料制造图案化绿坯部件并且还利用热活化聚合物粒子并创建固化绿坯部件。固化绿坯部件可从没有用粘合剂流体图案化的金属粉末构建材料中移出，而不会有害地影响该固化绿坯部件的结构。取出的固化绿坯部件可随后进行脱脂（de
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binding）以制成至少基本无聚合物的灰坯部件，且至少基本无聚合物的灰坯部件可随后经历烧结以形成最终3D打印部件/物体。
[0006]单粘合剂流体可进一步包含金属或金属前体粒子，其可包含金属纳米粒子、金属氧化物纳米粒子、金属氧化物纳米粒子和还原剂、或其组合，以由金属粉末构建材料制造图
案化绿坯部件并且还利用热形成金属连接并创建固化绿坯部件。固化绿坯部件可从没有用粘合剂流体图案化的金属粉末构建材料中移出，而不会有害地影响该固化绿坯部件的结构。取出的固化绿坯部件可随后进行脱脂以制成至少基本无聚合物的灰坯部件，且至少基本无聚合物的灰坯部件可随后经历烧结以形成最终3D打印部件/物体。
[0007]多流体粘合剂可包含与含聚合物粒子的流体分开的粘合剂流体。这种分开的粘合剂流体可包含金属或金属前体粒子，其可包含金属纳米粒子、金属氧化物纳米粒子、金属氧化物纳米粒子和还原剂、或其组合，以由金属粉末构建材料制造图案化绿坯部件并且还利用热形成金属连接并创建固化绿坯部件。固化绿坯部件可从没有用粘合剂流体图案化的金属粉末构建材料中移出，而不会有害地影响该固化绿坯部件的结构。取出的固化绿坯部件可随后进行脱脂以制成至少基本无聚合物的灰坯部件，且至少基本无聚合物的灰坯部件可随后经历烧结以形成最终3D打印部件/物体。
[0008]本文所用的术语“结合金属物体（bound metal object）”或“图案化绿坯部件”是指具有代表最终3D打印部件的形状并包括用粘合剂流体图案化的金属粉末构建材料的中间部件。在图案化绿坯部件中，金属粉末构建材料粒子可能或可能没有通过粘合剂流体的一种或多种组分和/或通过金属粉末构建材料粒子与粘合剂流体之间的一种或多种吸引力弱结合在一起。在一些情况下，图案化绿坯部件的机械强度使得其无法从构建材料平台上挪动（handled）或取出。此外，要理解的是，没有用粘合剂流体图案化的任何金属粉末构建材料不被视为图案化绿坯部件的一部分，即使其毗邻或包围图案化绿坯部件。
[0009]本文所用的术语“固化绿坯部件”是指已暴露于引发聚合物粒子的熔融和/或引发金属或金属前体粒子的熔融的加热过程的图案化绿坯部件。该加热过程还可能有助于一种或多种粘合剂流体的液体组分的蒸发。与图案化绿坯部件相比，固化绿坯部件的机械强度更高，并且在一些情况下，固化绿坯部件可从构建材料平台上挪动或取出。
[0010]要理解的是，术语“绿坯”在提及图案化绿坯部件或固化绿坯部件时并非意味着颜色，而是表示该部件尚未完全加工好和/或完成。
[0011]本文所用的术语“至少基本无聚合物的灰坯部件”是指已暴露于加热过程的固化绿坯部件，所述加热过程引发聚合物粒子的热分解，从而至少部分除去聚合物粒子。在一些情况下，热分解的聚合物粒子的挥发性有机组分或由热分解的聚合物粒子产生的挥发性有机组分被完全除去，并且可能残留极少量的来自热分解的聚合物粒子的非挥发残留物（例如初始粘合剂的<1重量%）。在另一些情况下，完全除去热分解的聚合物粒子（包括任何产物和残留物）。换言之，“至少基本无聚合物的灰坯部件”是指具有代表最终3D打印部件的形状并包括由于i) 弱烧结（即粒子之间的低水平颈缩，其能够保持部件形状），或ii) 残留的少量固化聚合物粒子，或iii) 由除去聚合物粒子导致的毛细力和/或范德华力，和/或iv) i、ii和/或iii的任何组合而结合在一起的金属粉末构建材料的中间部件。
[0012]要理解的是，术语“灰坯”在提及至少基本无聚合物的灰坯部件时并非意味着颜色，而是表示该部件尚未完全加工好。
[0013]至少基本无聚合物的灰坯部件可具有类似于或大于固化绿坯部件的孔隙率（由于除去聚合物粒子），但该孔隙率在转变成3D打印部件的过程中至少基本消除。
[0014]本文所用的术语“三维物体”、“3D物体”、“3D打印部件”、“3D部件”或“金属部件”是指完成的烧结部件。
[0015]在本文中公开的实例中，单粘合剂流体或多流体粘合剂当施加到金属粉末构建材料层上时，该一种或多种流体中的液体连接料（liquid vehicle）能够润湿构建材料，并且聚合物粒子和/或金属或金属前体粒子能够渗透到该层的微观孔隙（即金属粉末构建材料粒子之间的空间）中。
[0016]3D打印套装多流体套装在本文中公开的实例中，描述了一种用于三维打印的多流体套装。该多流体套装可包含第一流体，其包含含有金属或金属前体粒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于三维打印的多流体套装，其包含：第一流体，其包含含有金属或金属前体粒子的第一液体连接料；和第二流体，其包含含有分散在其中的胶乳聚合物粒子的第二液体连接料，其中所述胶乳聚合物粒子具有大约10 nm至大约300 nm的平均粒度，和其中所述金属或金属前体粒子包含金属纳米粒子、金属氧化物纳米粒子、金属氧化物纳米粒子和还原剂、或其组合。2.权利要求1的多流体套装，其中所述胶乳聚合物粒子由(A) 选自聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸铵、聚氧乙烯烷基醚硫酸酯钠、聚氧乙烯苯乙烯化苯基醚硫酸铵或其混合物的可共聚表面活性剂，和(B) 苯乙烯、对甲基苯乙烯、α
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甲基苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸2
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羟乙酯、甲基丙烯酸2
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羟乙酯、丙烯酸2
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羟丙酯、甲基丙烯酸2
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羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸2
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乙基己酯、甲基丙烯酸2
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乙基己酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸硬脂醇酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸四氢糠酯、甲基丙烯酸2
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苯氧基乙酯、甲基丙烯酸苄酯、丙烯酸苄酯、乙氧基化壬基酚甲基丙烯酸酯、乙氧基化甲基丙烯酸二十二烷基酯、聚丙二醇单丙烯酸酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十三烷基酯、烷氧基化丙烯酸四氢糠酯、丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯或其组合制成。3.权利要求1的多流体套装，其中所述胶乳聚合物粒子包含甲基丙烯酸2
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苯氧基乙酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸或其组合。4.权利要求1的多流体套装，其中所述胶乳聚合物粒子包含苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：惠普发展公司，有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：