使用适形易脱除材料制造三维金属零件的方法技术

本发明专利技术公开了使用适形易脱除材料制造三维金属零件的方法。本发明专利技术涉及一种制造三维金属、陶瓷和/或金属陶瓷零件的方法，所述方法包括：通过增材制造技术形成三维金属、陶瓷和/或金属陶瓷零件；将三维金属、陶瓷和/或金属陶瓷零件包封于适形易脱除材料中以形成包封的三维金属、陶瓷和/或金属陶瓷零件；以及用接触适形易脱除材料的不可压缩的承压流体对包封的三维金属、陶瓷和/或金属陶瓷零件进行冷等静压挤压。还公开了根据所述方法制成的三维金属、陶瓷和/或金属陶瓷零件。陶瓷和/或金属陶瓷零件。陶瓷和/或金属陶瓷零件。

【技术实现步骤摘要】
使用适形易脱除材料制造三维金属零件的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于制造三维金属零件的方法，且更确切地说，涉及通过增材制造工艺和冷等静压挤压而制成的三维金属、陶瓷或金属陶瓷零件。

技术介绍

[0002]增材制造提供基于模制工艺的传统制品制造技术的高效且节省成本的替代方案。使用增材制造的情况下，可以避免模具和/或裸片构建和其它加工的显著时间和费用消耗。此外，增材制造技术通过容许工艺中存在再循环且排除模具润滑剂和冷却剂的需要而使得材料得到高效利用。最重要的是，增材制造实现了显著的制品设计自由。可以在无显著费用的情况下产生具有高度复杂形状的制品，从而允许在选择最终设计之前开发和评价一系列制品设计。
[0003]最近已发现，通过增材制造技术制成的复杂几何形状能够通过冷等静压处理进行处理，以增大零件的生坯密度。这是如下完成的：将零件放入弹性体袋中并且向袋中装填可流动颗粒介质，所述可流动颗粒介质将外部施加的等静压传递到组件。装袋过程耗时，需要昂贵的颗粒介质，并且可能导致在装袋过程中损坏零件。需要一种改进的增加零件生坯密度的方法，所述零件通过增材制造技术制成。

技术实现思路

[0004]本文中公开了一种制造三维金属、陶瓷和/或金属陶瓷零件的方法，所述方法包括：通过增材制造技术形成三维金属、陶瓷和/或金属陶瓷零件；将三维金属、陶瓷和/或金属陶瓷零件包封于适形易脱除材料中以形成包封的三维金属、陶瓷和/或金属陶瓷零件；以及用接触适形易脱除材料的不可压缩的承压流体对包封的三维金属、陶瓷和/或金属陶瓷零件进行冷等静压挤压。
[0005]本文还公开了通过本文公开的方法制成的三维金属、陶瓷和/或陶瓷零件。
附图说明
[0006]图1是存在于适形易脱除材料中的包封三维切削镶片铸件的等距视图。
[0007]图2是以适形易脱除材料涂布的包封三维切削镶片的等距视图。
[0008]图3是存在于适形易脱除材料中的包封三维端铣刀铸件的等距视图。
[0009]图4是以适形易脱除材料涂布的包封三维端铣刀的等距视图。
具体实施方式
[0010]如上所述，本专利技术涉及一种制造三维金属、陶瓷和/或金属陶瓷零件100的方法，所述方法包括：通过增材制造技术形成三维金属、陶瓷和/或金属陶瓷零件100；将三维金属、陶瓷和/或金属陶瓷零件100包封于适形易脱除材料200中以形成包封的三维金属、陶瓷和/或金属陶瓷零件100；以及用接触适形易脱除材料200的承压流体对包封的三维金属、陶瓷
和/或金属陶瓷零件100进行冷等静压挤压。
[0011]本专利技术的方法包括通过增材制造技术形成三维零件100。术语“增材制造技术”是指形成三维物件的工艺，这通过连续增添材料以逐层形成物件来实现。逐层的分层建构使得以往常规制造方法不能形成或需要相当大的努力及花费才能形成的底切部及复杂几何结构能够容易形成。三维物件可以基于组件对象的3D模型，所述模型可以电子方式、作为含有设计参数的电子文件的部分100来设计。增材制造也可以被称为3D打印。本专利技术的增材制造技术包括一种使金属、陶瓷或金属陶瓷粉末和任选的粘合剂形成三维金属、陶瓷或金属陶瓷零件100的方法。
[0012]如本文所用，术语“金属粉末”包括金属、金属合金、金属碳化物、金属氮化物、金属硼化物和/或金属碳化物。金属可以包括钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、钴、镍、铁、其合金，例如钢、不锈钢、工具钢、镍基超合金、碳化钨、WC
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Co硬金属，或Co
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Cr合金(例如StelliteTM合金)。
[0013]如本文所用，“陶瓷粉末”包括(但不限于)SiAlON、碳化硅、氮化硅、晶须加强型陶瓷、氧化铝，或碳化氧化铝。
[0014]如本文所用，“陶瓷粉末”包括包含陶瓷和金属材料的组合物材料。
[0015]金属、陶瓷或金属陶瓷粉末以粉末形式作为起始材料使用。金属粉末平均粒度不受限制，但可以是例如至少0.1μm，例如至少1μm，例如至少10μm。金属、陶瓷或金属陶瓷粉末平均粒度可例如不超过200μm，例如不超过100μm，例如不超过50μm。金属、陶瓷或金属陶瓷粉末平均粒度可以是例如0.1μm至200μm，例如1μm和100μm，例如10μm至50μm。平均粒度可以通过本领域已知的技术来测量。
[0016]三维零件100可包括金属、陶瓷和/或金属陶瓷粉末的组合。
[0017]用作起始材料的粘合剂，如果存在的话，可以包括金属或有机材料。可以使用任何合适的粘合剂材料。
[0018]可以采用能够被操作以使金属、陶瓷或金属陶瓷粉末形成生坯制品的任何增材制造技术。增材制造技术的非限制性实例包括粘合剂喷射、定向能沉积(DED)、材料挤出、材料喷射、粉末床熔融、薄片层压和/或光聚合固化。粉末床熔融工艺的非限制性实例包括例如选择性激光烧结(SLS)、选择性激光熔融(SLM)、直接金属激光熔融(DMLS)和电子束熔融(EBM)。
[0019]如本文所用，“粘合剂喷射”是指如下制造组件的方法：基于组件的3D模型将液体粘合剂微滴选择性地喷射到粉末床(例如金属、陶瓷和/或金属陶瓷粉末)上；使粉末颗粒粘结成横截面；沉积额外的粉末，然后沉积粘合剂以形成物件的下一层，并且重复此过程直至生坯组件完成为止。举例来说，粘合剂喷射装置将一层金属、陶瓷和/或金属陶瓷粉末铺展于构建盒中；印刷头移动于粉末层上，从而根据那个层的设计参数沉积液体粘合剂；将所述层干燥；降低构建盒；铺展金属、陶瓷和/或金属陶瓷粉末的新层，并且重复所述过程直至生坯制品(坯体)完成为止。
[0020]利用例如印刷等增材制造工艺形成的生坯体可具有35％到55％范围内的生坯密度。如下文所论述，视粉末尺寸分布和所施加的压力而定，CIP工艺能使密度从55％增加到70％。
[0021]本专利技术的方法进一步包括将三维金属、陶瓷和/或金属陶瓷零件100包封于适形易
脱除材料200中，以形成包封的三维金属、陶瓷和/或金属陶瓷零件100。
[0022]如本文所用，术语“适形易脱除材料”是指与三维零件100外表面的形貌和几何形状一致以防止接触所述表面并且能够从三维零件100去除的材料。
[0023]适形易脱除材料200可以包括不溶于CIP加压流体中的任何合适材料。举例来说，适形易脱除材料200可以包括有机聚合物材料。有机聚合材料可包括热塑性材料、弹性体材料或其组合。有机聚合物材料的非限制性实例尤其包括醇酸聚合物、丙烯酸类、聚环氧化物、聚酰胺、聚氨基甲酸酯、聚脲、聚醚、聚酯、聚烯烃、聚亚烷基(例如聚乙烯、聚丙烯)、多糖、聚(甲基)丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚(乙酸乙烯酯)、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、聚(氯乙烯)、苯乙烯丁二烯橡胶、丁腈橡胶、聚硅氧橡胶、三仙胶(xanthan gum)、纤维素乙酸酯、尼龙
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6、尼龙
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6，6、聚碳酸酯、聚(对苯二甲酸乙二酯)、聚甲醛、聚砜和聚四氟乙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制造三维金属、陶瓷和/或金属陶瓷零件的方法，所述方法包括：(a)通过增材制造技术形成所述三维金属、陶瓷和/或金属陶瓷零件；(b)将所述三维金属、陶瓷和/或金属陶瓷零件包封于适形易脱除材料中，以形成包封的三维金属、陶瓷和/或金属陶瓷零件；以及(c)使用接触所述适形易脱除材料的不可压缩的承压流体对所述包封的三维金属、陶瓷和/或金属陶瓷零件进行冷等静压挤压。2.根据权利要求1所述的方法，其中增材制造工艺包括使金属、陶瓷和/或金属陶瓷粉末和任选存在的粘合剂形成所述三维金属、陶瓷和/或金属陶瓷零件的工艺。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述增材制造工艺包括以下中的至少一种：粘合剂喷射、定向能沉积、材料挤出、材料喷射、粉末床熔融、薄片层压和/或光聚合固化。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述适形易脱除材料包括有机聚合物材料。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述有机聚合物材料包括热塑性材料。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述有机聚合物材料包括弹性体材料。7.根据权利要求4所述的方法，其中所述有机聚合物材料包括固体石蜡。8.根据权利要求1所述的方法，其中将所述三维金属、陶瓷和/或金属陶瓷零件包封于适形易脱除材料中包括：将所述三维金属、陶瓷和/或金属陶瓷零件放入模具中以及将熔融状态的所述适形易脱除材料倒入所述模具中，以将所述三维金属、陶瓷和/或金属陶瓷零件包封于所述适形易脱除材料中。9.根据权利要求1所述的方法，其中将所述三维金属、陶瓷和/或金属陶瓷零件包封于适形易脱除材料中包括：向所述三维金属、陶瓷和/或金属陶瓷零件的外表面施加呈熔融状态的所述适形易脱除材料的涂层，其中所述涂层包封所述三维金属、陶瓷和/或金属陶瓷零件。10.根据权利要求9所述的方法，其中通过喷涂、刷涂、浸涂和/或浸没来施加所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：P普里查德，
申请(专利权)人：肯纳金属公司，
类型：发明
国别省市：