[發明專利]具有三維立體輪廓之無機生坯的制法

有效

• 申請號: 201210484994.X
• 申請日: 2012-11-23
• 公開（公告）號: CN103419270A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 湯華興
• 申請（專利權）人: 臺北科技大學
• 主分類號: B28B1/30
• 分類號: B28B1/30
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 沈錦華

技術領域

本發明是有關于一種無機生坯(green)的制法，特別是指一種具有三維立體輪廓之無機生坯的制法。?

背景技術

具有三維立體輪廓之無機生坯的制法等先前技術，可見有加高壓的模壓法(press-and-sinter?fabrication)、加壓且添加黏結劑的射出成型法(powderinjection?molding)，及無加壓只加黏結劑的瀝鑄法(slip?casting)。加壓的制程需要產生壓力的設備(press)以及剛性的模具(rigid?die)。反之，無加壓的制程只需耐低壓的模具(例如slip?casting用的石膏模)。?

最近，快速原形技術興起，其特征在于利用堆棧原理來制作三維立體工件。其技術上乃是利用計算機切層數據，使工具移動創造出復雜的二維工作路徑，經由多數有限高度的二維剖面的堆棧，互相連結形成三維立體工件。此種技術的共同特征為不需模具，可以做出極為復雜的工件形狀。因為沒有限制形狀的模具，所以，此種制程屬于無壓制造法，必須靠黏結劑來連結粉末顆粒，以形成生坯工件，然后，可以進行致密化燒結的步驟，以做出具有強度的工件。?

以堆棧原理制作三維立體工件可以利用不同的工具來造成加工路徑，例如3DP利用噴嘴，DFM利用擠壓頭，SLS、SLA等利用能量束。以能量束為工?具，堆棧材料，制作三維立體工件的先前技術可以分為兩類：一為加成法，另一為減去法。加成法的特點為，能量束掃瞄過之處連結成為工件的一部分，例如SLA、SLS(selective?laser?sintering)、漿料選擇性雷射燒結法(slurry?basedselective?laser?sintering)等。減去法的特點為，能量束掃瞄過之處去除，能量束沒有掃瞄過之處成為工件的一部分，例如LOM(laminated?objectmanufacturing，LOM)、CAM-LEM等。?

參圖1，本案發明人于US?2004/0075197公開一種無機生坯17的制法，其主要是根據漿料選擇性雷射燒結法來實施。該無機生坯17之制法包括以下步驟：?

(A)混合一陶瓷粉末(ceramic?powders)、溶劑(dissolving?agent)及氧化溶膠(oxide?sol)以形成一漿料(slurry)11；?

(B)于該步驟(A)后，將該漿料11擺置于一平臺12上并使一刮刀(blade)13沿一水平方向X移動以使該漿料11鋪平于該平臺12上并從而形成一漿料層14；?

(C)于該步驟(B)后，使用一雷射束(laser?beam)15以一面形的(planar；即，二維的)預定掃描路徑照射該漿料層14，經該雷射束15所照射之漿料層14中的氧化溶膠受到膠化(gelled)以結合陶瓷粉末并從而形成一層二維的陶瓷生坯層16；?

(D)于該步驟(C)后，重復該步驟(B)-(C)一預定次數，以根據該預定次數來形成一具有一個三維立體輪廓的陶瓷生坯17；及?

(E)于該步驟(D)之該預定次數后，將該具有三維輪廓的陶瓷生坯17浸泡于水18中，以使未受到膠化的氧化溶膠溶解并從而自該等漿料層14中移除該具有三維立體輪廓的陶瓷生坯17。?

在該美國早期公開案所公開的制法中，其每一重復步驟的步驟(C)是以面?形的(即，二維的)預定掃描路徑來照射其漿料層14。此處需特別說明的是，當其最終所完成的陶瓷生坯17的體積越大時，其每一步驟(C)之面形的預定掃描路徑所構成的掃描面積則越大；因此，最終在完成該陶瓷生坯17后所需耗費的工時也相當地長。?

經上述說明可知，節省具有三維立體輪廓之無機生坯的制作工時，以降低產業界于制作此等具有三維立體輪廓之無機生坯的時間成本，使此項技術制作大型工件還能有經濟性(cost-effective)，是此技術領域者所需克服的課題。?

利用減去法的LOM、CAM-LEM兩種制程中，以薄片材料制造三維立體輪廓之工件時，是以雷射掃描線性的工件輪廓，可以節省制作工時。US4,752,352所述的LOM制程可以利用紙、塑料薄片材料、金屬薄片材料、與陶瓷薄片材料來制造三維立體輪廓之工件。US?5,779,833所述的CAM-LEM制程特別適合制作無機生坯。?