用于三维打印的方法和系统技术方案

本公开内容提供用于产生三维(3D)物体的方法。该方法可以包括产生与该3D物体对应的生坯件。该生坯件可以包含多个颗粒以及用于进行自蔓延反应的反应物。该反应物可以用于进行自蔓延反应而产生足以将该生坯件脱粘或预烧结的热。可以将外部热供给至该生坯件以烧结多个颗粒，从而产生3D物体。本公开内容还提供用树脂产生3D物体的方法。该方法可以包括用树脂产生生坯件，将该生坯件在第一温度下加热以使生坯件中的粘结剂分解，将该生坯件在第二温度下加热以使生坯件中的聚合材料分解，以及烧结该生坯件而产生3D物体。生坯件而产生3D物体。生坯件而产生3D物体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于三维打印的方法和系统
交叉引用
[0001]本申请要求2019年2月11日提交的美国专利申请号62/803,766的权益，该专利申请通过援引而整体地并入本文中。

技术介绍

[0002]三维(3D)打印技术已快速地应用于多种不同应用，包括特种部件的快速原型和和制作。一些3D打印技术使用与有机化合物(例如聚合物)混合的金属颗粒或陶瓷颗粒以产生呈3D物体形状的生坯件(green part)。这些生坯件可以经过脱粘(de
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binding)过程而除去将金属颗粒或陶瓷颗粒保持成期望形状的有机化合物并且而后经过烧结操作以将所述金属颗粒或陶瓷颗粒熔融在一起而形成3D物体。用于脱粘的一种方法是热分解，在该热分解期间生坯件可以在熔炉中被加热以蒸发有机组分。在将有机化合物从生坯件脱粘之后，该生坯件可以在熔炉中在足以烧结该生坯件中的颗粒的温度下进行加热。

技术实现思路

[0003]本文中认识到目前可用于脱粘和烧结的方法的各种局限。例如，热分解可能包括冗长的高温加热工序，在其期间生坯件可能经受高热应力并且可能倾向于开裂或变形。作为另一示例，在烧结过程期间，它可能难以控制颗粒或原子的扩散(例如，因为颗粒或原子可以在生坯件中移动，以至三维(3D)物体的形状相对于预定的或期望的形状而改变)。
[0004]本文中提供了用于打印3D物体的方法和系统。在示例中，用于打印3D物体的方法包括产生包含颗粒(例如金属颗粒或陶瓷颗粒)和粘结物质(例如粘结剂)的生坯件。自持续的放热反应可以通过生坯件用来除去粘结物质并且在一些情况中用来至少部分地熔融颗粒，在一些情况中未连续地暴露于外部能量源。这种自蔓延反应可以允许改进对发生脱粘的速度和温度的控制。接着，生坯件可以被加热以使颗粒经受足以烧结颗粒而产生3D物体的条件。
[0005]在一方面，本公开内容提供了用于产生三维(3D)物体的方法，所述方法包括：(a)产生与所述3D物体对应的生坯件，其中所述生坯件包含多个颗粒以及用于在所述生坯件中进行自蔓延反应而产生热的反应物；(b)使用所述反应物以进行所述自蔓延反应而在所述生坯件中产生热，其中所述热足以将所述生坯件脱粘或预烧结；以及(c)在(b)之后，将热从所述生坯件外部的位置供给至所述生坯件以烧结所述多个颗粒，从而产生所述3D物体。
[0006]在一些实施方式中，所述多个颗粒可以包含至少一个金属颗粒、至少一个陶瓷颗粒或其组合。
[0007]在一些实施方式中，在(b)中所述热可以足够将所述生坯件脱粘。在一些实施方式中，在(b)中所述热可以足够将所述生坯件预烧结。
[0008]在一些实施方式中，所述反应物可以包括氧化剂、燃料和/或溶剂。在一些实施方式中，所述氧化剂可以是硝酸、硝酸铵、金属硝酸盐、硝酸盐水合物、其功能变体或其组合。在一些实施方式中，所述燃料可以是尿素、甘氨酸、蔗糖、葡萄糖、柠檬酸、碳酰肼、草酰二
肼、六亚甲基四胺、乙酰丙酮、其功能变体或其组合。在一些实施方式中，所述溶剂可以是水、煤油、苯、乙醇、甲醇、糠醇、2
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甲氧基乙醇、甲醛、其功能变体或其组合。
[0009]在一些实施方式中，在(a)中所述生坯件可以使用至少一种树脂来产生。在一些实施方式中，所述至少一种树脂可以包含聚合前体和光引发剂。在一些实施方式中，所述至少一种树脂可以包含光抑制剂。在一些实施方式中，所述至少一种树脂可以包含所述多个颗粒或所述反应物。
[0010]在一些实施方式中，所述方法可以进一步包括在(b)中将外部能量供给至所述生坯件的所述反应物以引发所述自蔓延反应而产生热。在一些实施方式中，所述外部能量可以通过光源来提供。在一些实施方式中，所述光源可以是激光器或紫外能量源。在一些实施方式中，所述外部能量可以通过热能源来提供。在一些实施方式中，所述热能源可以通过电阻加热来提供热能。
[0011]在一些实施方式中，在(c)中所述热可以通过光源来供给。在一些实施方式中，所述光源可以是激光器或紫外能量源。
[0012]在另一方面中，本公开内容提供用于形成三维(3D)物体的生坯件。所述生坯件可以包含多个颗粒以及用于在所述生坯件中进行自蔓延反应的反应物，从而在所述生坯件中产生足以将所述生坯件脱粘或预烧结的热。
[0013]在一些实施方式中，所述多个颗粒可以包含至少一个金属颗粒、至少一个陶瓷颗粒或其组合。
[0014]在一些实施方式中，所述反应物可以包含氧化剂、燃料或溶剂。
[0015]在一些实施方式中，所述氧化剂可以是硝酸、硝酸铵、金属硝酸盐、硝酸盐水合物、其功能变体或其组合。
[0016]在一些实施方式中，所述燃料可以是尿素、甘氨酸、蔗糖、葡萄糖、柠檬酸、碳酰肼、草酰二肼、六亚甲基四胺、乙酰丙酮、其功能变体或其组合。
[0017]在一些实施方式中，所述溶剂可以是水、煤油、苯、乙醇、甲醇、糠醇、2
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甲氧基乙醇、甲醛、其功能变体或其组合。
[0018]在一些实施方式中，所述生坯件可以使用至少一种树脂来产生。在一些实施方式中，所述至少一种树脂可以包含所述多个颗粒和所述反应物。在一些实施方式中，所述至少一种树脂可以包含聚合前体和光引发剂。在一些实施方式中，所述至少一种树脂可以包含光抑制剂。
[0019]在一些实施方式中，所述自蔓延反应可以利用外部能量源来引发，所述外部能量源配置成将外部能量供给至所述反应物。
[0020]在一些实施方式中，所述外部能量可以通过光源来提供。在一些实施方式中，所述光源可以是激光器或紫外能量源。
[0021]在一些实施方式中，所述外部能量可以通过热能源来提供。在一些实施方式中，所述热能源可以通过电阻加热来提供热能。
[0022]在不同方面中，本公开内容提供了用于产生三维(3D)物体的方法，所述方法包括：(a)邻近于构建表面提供树脂，所述树脂包含(i)粘结剂，所述粘结剂配置成在第一温度下分解，(ii)聚合前体，所述聚合前体配置成形成聚合材料，其中所述聚合材料被配置成在大于所述第一温度的第二温度下分解，以及(iii)多个颗粒；(b)使用所述树脂来产生与所述
3D物体对应的生坯件，其中所述生坯件包含所述粘结剂、所述聚合材料和所述多个颗粒；(c)将所述生坯件在所述第一温度下加热以使所述粘结剂的至少一部分分解并且在所述生坯件中产生一个或多个孔，所述生坯件包含所述多个颗粒和所述聚合材料；以及(d)在(c)之后将所述生坯件在所述第二温度下或高于所述第二温度下加热以使所述聚合材料的至少一部分分解，从而产生包含所述多个颗粒的所述3D物体。
[0023]在一些实施方式中，所述多个颗粒可以包含至少一个金属颗粒、至少一个陶瓷颗粒或其组合。
[0024]在一些实施方式中，在(d)中所述加热可以使所述多个颗粒烧结。在一些实施方式中，在(c)中所述加热可以不分解所述聚合材料。在一些实施方式中，在(c)中所述加热可以在所述生坯件中产生至少一个连续多孔网络，所述至少一个连续多孔网络包括一个或多个孔。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于产生三维(3D)物体的方法，包括：(a)产生与所述3D物体对应的生坯件，其中所述生坯件包含多个颗粒以及用于在所述生坯件中进行自蔓延反应而产生热的反应物；(b)使用所述反应物进行所述自蔓延反应从而在所述生坯件中产生所述热，其中所述热足以将所述生坯件脱粘或预烧结；以及(c)在(b)之后，将热从所述生坯件外部的位置供给至所述生坯件以烧结所述多个颗粒，从而产生所述3D物体。2.如权利要求1所述的方法，其中所述多个颗粒包含至少一个金属颗粒、至少一个陶瓷颗粒或其组合。3.如权利要求1所述的方法，其中在(b)中所述热足以将所述生坯件脱粘。4.如权利要求1所述的方法，其中在(b)中所述热足以将所述生坯件预烧结。5.如权利要求1所述的方法，其中所述反应物包含氧化剂、燃料或溶剂。6.如权利要求5所述的方法，其中所述氧化剂是硝酸、硝酸铵、金属硝酸盐、硝酸盐水合物、其功能变体或其组合。7.如权利要求5所述的方法，其中所述燃料是尿素、甘氨酸、蔗糖、葡萄糖、柠檬酸、碳酰肼、草酰二肼、六亚甲基四胺、乙酰丙酮、其功能变体或其组合。8.如权利要求5所述的方法，其中所述溶剂是水、煤油、苯、乙醇、甲醇、糠醇、2
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甲氧基乙醇、甲醛、其功能变体或其组合9.如权利要求1所述的方法，其中在(a)中，使用至少一种树脂来产生所述生坯件。10.如权利要求9所述的方法，其中所述至少一种树脂包含聚合前体和光引发剂。11.如权利要求10所述的方法，其中所述至少一种树脂包含光抑制剂。12.如权利要求9所述的方法，其中所述至少一种树脂包含所述多个颗粒或所述反应物。13.如权利要求1所述的方法，进一步包括在(b)中将外部能量供给至所述生坯件的所述反应物，以引发所述自蔓延反应从而产生所述热。14.如权利要求13所述的方法，其中所述外部能量通过光源来提供。15.如权利要求14所述的方法，其中所述光源是激光器或紫外能量源。16.如权利要求13所述的方法，其中所述外部能量通过热能源来提供。17.如权利要求16所述的方法，其中所述热能源通过电阻加热来提供热能。18.如权利要求1所述的方法，其中在(c)中，所述热通过光源来供给。19.如权利要求18所述的方法，其中所述光源是激光器或紫外能量源。20.一种用于形成三维物体的生坯件，包含多个颗粒以及用于在所述生坯件中进行自蔓延反应的反应物，从而在所述生坯件中产生足以将所述生坯件脱粘或预烧结的热。21.如权利要求20所述的生坯件，其中所述多个颗粒包含至少一个金属颗粒、至少一个陶瓷颗粒或其组合。22.如权利要求20所述的生坯件，其中所述反应物包含氧化剂、燃料或溶剂。23.如权利要求22所述的生坯件，其中所述氧化剂是硝酸、硝酸铵、金属硝酸盐、硝酸盐水合物、其功能变体或其组合。24.如权利要求22所述的生坯件，其中所述燃料是尿素、甘氨酸、蔗糖、葡萄糖、柠檬酸、
碳酰肼、草酰二肼、六亚甲基四胺、乙酰丙酮、其功能变体或其组合。25.如权利要求22所述的生坯件，其中所述溶剂是水、煤油、苯、乙醇、甲醇、糠醇、2
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甲氧基乙醇、甲醛、其功能变体或其组合。26.如权利要求20所述的生坯件，其中所述生坯件使用至少一种树脂来产生。27.如权利要求26所述的生坯件，其中所述至少一种树脂包含所述多个颗粒和所述反应物。28.如权利要求26所述的生坯件，其中所述至少一种树脂包含聚合前体和光引发剂。29.如权利要求26所述的生坯件，其中所述至少一种树脂包含光抑制剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：勒罗伊，
申请(专利权)人：霍洛公司，
类型：发明
国别省市：