[發明專利]三維(3D)打印

有效

• 申請號: 201780093331.6
• 申請日: 2017-07-19
• 公開（公告）號: CN111032315B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: T·安東尼;K·埃里克森;H·S·湯姆
• 申請（專利權）人: 惠普發展公司;有限責任合伙企業
• 主分類號: B29C64/165
• 分類號: B29C64/165;B33Y10/00;B33Y70/00;B22F10/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 郭佩;楊戩

本文中描述了形成3D打印金屬物體的方法和用于3D打印的組合物。在一個實例中，形成3D打印金屬物體的方法可以包括：(A)沉積包含至少一種金屬的構建材料；(B)在該構建材料上選擇性噴射熔合劑，該熔合劑包含：(i)至少一種脫水溫度為大約100℃至大約250℃的水合金屬鹽，和(ii)包含至少一種表面活性劑和水的載體液體；(C)將該構建材料與選擇性噴射的熔合劑加熱到大約100℃至大約250℃的溫度以：(a)去除該載體液體，(b)將該水合金屬鹽脫水，和(c)粘結該構建材料與選擇性噴射的熔合劑；和(D)重復(A)、(B)和(C)至少一遍以形成該3D打印金屬物體。

發明背景

三維(3D)打印可以是一種用于由數字模型制造三維固體部件的增材打印方法。3D打印通常可用于快速產品原型設計、模具生成、母模生成和小批量制造。一些3D打印技術被認為是增材方法，因為它們涉及施加連續的材料層。這不同于傳統的機械加工方法(其通常依賴于去除材料以生成最終的部件)。3D打印常常可需要固化或熔合構建材料，這對于一些材料而言可以使用熱輔助擠出、熔融或燒結來實現。

附圖概述

參照下列詳述和附圖，本公開的實例的特征將變得顯而易見，在下列詳述和附圖中，相同的附圖標記對應于類似的(雖然也許并不相同)組件。為了簡潔起見，具有先前描述的功能的附圖標記或特征可以或可以不結合它們出現在其中的其它附圖進行描述。

圖1是本文中公開的示例性3D打印系統的簡化等距視圖；

圖2A至2F是描繪使用本文中公開的3D打印方法的實例形成圖案化3D打印金屬物體、3D打印金屬物體、至少基本不含金屬鹽的3D打印金屬物體和3D金屬部件的示意圖；

圖3是圖示說明本文中公開的3D打印方法的一個實例的流程圖；

圖4是圖示說明本文中公開的另一3D打印方法的一個實例的流程圖；

圖5是圖示說明本文中公開的又一3D打印方法的一個實例的流程圖；

圖6是顯示使用硝酸鐵九水合物、硝酸銅三水合物和硝酸鎳六水合物的3D打印金屬物體的斷裂強度的圖；

圖7是顯示使用逐步等溫掃描在氬氣中測得的硝酸鐵九水合物的分解曲線的圖；

圖8是顯示使用逐步等溫掃描在氬氣中測得的硝酸銅三水合物的分解曲線的圖；和

圖9是顯示使用逐步等溫掃描在氬氣中測得的硝酸鎳六水合物的分解曲線的圖。

發明詳述

為了制造少量由金屬制成的復雜機械部件，默認方法是機械加工。機械加工是技能密集型方法，由此可能非常昂貴。越來越多地，可以通過3D打印制造金屬3D物體/部件。但是，3D打印在生產適于替代金屬部件的高強度部件方面面臨挑戰。許多能夠被3D打印的材料缺乏通過普通機械加工制得的金屬部件的目標機械強度。3D打印已經用于快速制造鑄模或“失蠟”材料，以加快形成金屬部件。已經進行了一些嘗試以通過沉積金屬-聚合物復合材料來調節金屬的3D打印方法。通過一層又一層材料的累積來形成部件。作為3D打印方法的一部分，調節噴墨打印技術提供了多種材料的精確沉積。在成型后，隨后對該聚合物-金屬混合部件施以高溫過程以燒掉聚合物，并固結該金屬部件。

聚合物粘合劑提出的兩個挑戰是：1)在打印的聚合物-金屬混合部件中的低斷裂強度，和2)在燒掉聚合物粘合劑后在打印的聚合物-金屬部件中斷裂強度完全喪失。打印的聚合物-金屬混合部件中的低強度使得難以處理部件，即從打印機中取出部件、清潔部件和將部件轉移至燒結爐可能導致損壞。燒掉聚合物后粘結強度的損失會由于作用在部件上的重力而導致部件坍塌。此外，在此階段經受的任何外力都會損壞或破壞該部件。