[發(fā)明專利]用于3D打印設備中的能燒結的進料

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480080491.3
• 申請日: 2014-07-08
• 公開（公告）號: CN106661766B
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發(fā)明（設計）人: P·多特;M·杰克爾;J·沃德曼
• 申請（專利權）人: 埃默里油脂化學有限公司
• 主分類號: D01F1/10
• 分類號: D01F1/10;B29C64/106;B33Y70/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 林柏楠;劉金輝

本發(fā)明涉及適用于3D打印設備中的絲狀體，其中絲狀體包含金屬和/或陶瓷粉末、熱塑性粘合劑和添加劑。本發(fā)明也涉及一種制備成型體的方法，包括使用根據(jù)本發(fā)明的絲狀體打印生坯成型體的步驟。也提供根據(jù)本發(fā)明的絲狀體用于3D打印設備中的用途，以及可通過混合金屬和/或陶瓷粉末和熱塑性粘合劑生產(chǎn)的生坯。本發(fā)明也涉及本發(fā)明的粘合劑用于生產(chǎn)在3D打印設備中使用的絲狀體的用途。

本發(fā)明涉及適用于3D打印設備中的絲狀體(filament)，其中絲狀體包含金屬和/或陶瓷粉末、熱塑性粘合劑和添加劑。本發(fā)明也涉及一種制備成型體的方法，包括使用本發(fā)明的絲狀體打印生坯成型體(shaped green body)的步驟。也提供根據(jù)本發(fā)明的絲狀體用于3D打印設備中的用途，以及可通過混合金屬和/或陶瓷粉末和熱塑性粘合劑生產(chǎn)的生坯。本發(fā)明也涉及本發(fā)明的粘合劑用于生產(chǎn)在3D打印設備中使用的絲狀體的用途。

發(fā)明背景

在80年代后期，開發(fā)了粉末注塑方法，包括金屬注塑(MIM)和陶瓷注塑(CIM)。在這些方法中，細粉狀的金屬或陶瓷材料與可檢測量的粘合劑材料混合以形成“進料”，其能通過塑料加工設備按照公知的注塑成型工藝處理。成型方法允許在單個操作中以高體積成型復雜的部件。這些方法的最終產(chǎn)物是用于各種工業(yè)和應用中的常規(guī)組分物品。

在這些方法中，成型步驟涉及使用注塑機，并形成所謂的生坯。這種生坯進行進一步的步驟，其中通常在生坯被加熱到金屬或陶瓷組分的燒結溫度之前至少部分地除去粘合劑。

許多用于形成原型例如3D打印機的現(xiàn)代方法也需要使用進料。但是，在這些方面中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用于3D打印設備的進料需要不同的性能，如下所述。

形成用于3D打印設備的進料并不是簡單的，這是因為需要調(diào)節(jié)許多參數(shù)。最終的進料產(chǎn)物必須特別滿足成功進行3D打印所需的柔性、勁度、粘附性和粘度。

在3D打印領域中，熔融沉積成型(FDM)方法日益增加地用于生產(chǎn)消費品，保證改進3D印刷產(chǎn)品的質(zhì)量。

熔融沉積成型是一種常用于模制、原型設計和制造應用的添加劑生產(chǎn)技術。FDM是快速原型設計技術，這是機械制造技術之一，其中涉及擠出進料材料的擠出方法。通常，F(xiàn)DM通過將材料按照層鋪展來操作。

已經(jīng)知道體積流量誤差會損害印刷產(chǎn)品的質(zhì)量。熱塑性絲狀體本身對于FDM擠出機流量的可變性方面有顯著影響。換句話說，根據(jù)其材料，進料絲狀體對體積流量誤差做出貢獻。

另外，不希望受限于任何理論，認為在機械設計方面，發(fā)現(xiàn)絲狀體直徑的尺寸和公差在確定擠出機的流動特性方面有十分重要的影響。

理想的是，所用絲狀體的直徑可以最小化，并且可以更嚴謹?shù)闹睆焦钌a(chǎn)絲狀體以減少體積流量誤差。

而且，在開發(fā)新進料方面，需要選擇復合材料以具有合理優(yōu)良的機械和熱性能，以及它們的混合能力和與粘合劑的表面粘合性。

考慮到上述方面，需要新的用于3D打印設備的進料，其可以成型為具有恒定直徑的絲狀體，并且也滿足其他材料要求，例如足夠的硬度，合適的粘度，優(yōu)良的擠出性能，以及在印刷線料之間的優(yōu)良粘合性。

粘附性是至少一種性能，通過此性能，適用于3D打印設備的進料區(qū)別于常規(guī)用于粉末注塑(PIM)或粉末擠出模塑(PEM)方法中的那些進料。適用于3D打印的進料需要在各個線料之間的優(yōu)良粘合能力，從而以高分辨率和優(yōu)良的重現(xiàn)性生產(chǎn)3D結構。但是，進料的這種性能不能有利地用于粉末模塑(PIM)或粉末擠出模塑(PEM)，特別是如果這些應用涉及光滑的壓延機、狹縫式口型或相似的裝置時。實際上，在PIM或PEM應用中，這種粘附性不是所需要的，并且通常通過制備不具有此性能的特定進料來避免，例如通過包含抗粘附性的添加劑。

本發(fā)明的目的是提供新的適用于3D打印設備的進料材料，其能滿足上述標準。

發(fā)明概述