[發明專利]用于增材制造的包含納米顆粒的粘合劑溶液

有效

• 申請號: 202110573141.2
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113717667B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 納塔拉詹·阿倫庫馬爾;威廉·C·艾伯茨;法迪姆·布朗伯格;國邦·陳
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: C09J133/12
• 分類號: C09J133/12;C09J125/06;C09J11/04;B22F10/14;B33Y70/10
• 代理公司: 上海華誠知識產權代理有限公司 31300
• 代理人: 徐穎聰

一種粘合劑溶液(36)包括：大于或等于0.5wt％且小于或等于20wt％的納米顆粒(36a)；熱塑性粘合劑(36b)；和溶劑。納米顆粒(36a)可以包括金屬納米顆粒，金屬納米顆粒包括鎳，銀，鉻，鋁，鈷，鐵或其組合。納米顆粒(36a)可以包括陶瓷納米顆粒，陶瓷納米顆粒包括氧化鋁，氮化鋁，氧化鋯，二氧化鈦，二氧化硅，氮化硅，碳化硅，氮化硼或其組合。一種制造零件的方法(10)包括：在工作表面(32)上沉積顆粒材料(24)的層(22)；將粘合劑溶液(36)以表示零件的層的圖案施加到顆粒材料(24)的層(22)中；重復沉積和選擇性地施加的步驟，以形成顆粒材料(24)與所施加的粘合劑溶液(36)的多個層(22)；以及固化顆粒材料(24)與所施加的粘合劑溶液(36)的多個層(22)中的所施加的粘合劑溶液(36)，以蒸發溶劑并從而形成生坯零件(60)。

相關申請的交叉引用

本說明書要求2020年5月26日提交的題為“用于增材制造的包含納米顆粒的粘合劑溶液”的美國臨時申請序列號63/029,954的權益，其全部內容通過引用合并于本文。

技術領域

本說明書涉及增材制造。更具體地，本說明書涉及用于增材制造的包含納米顆粒的粘合劑溶液。

背景技術

增材制造，也稱為3D打印，是將材料逐層堆積以形成物體的處理。粘合劑噴射是基于使用粘合劑將粉末顆粒接合以形成三維物體的增材制造技術。特別地，將粘合劑噴射到構建容積中的連續的粉末層上，其中粉末層和粘合劑彼此粘附以形成三維物體。在某些應用中，打印零件適合最終用途。

在其他應用中，可能需要后續處理(例如去除粘合劑和燒結粉末)，以將打印的三維零件轉變為成品零件。因此，希望打印零件具有合適的生坯強度以進行處理(例如，轉移，檢查，脫粉)，并具有合適的棕坯強度以使脫粘/燒結處理期間的變形最小。然而，先前可用于粘合劑噴射3D打印的粘合劑溶液不能提供防止在打印后處理期間打印零件變形和損壞所需的棕坯強度。

因此，需要在打印后處理期間維持生坯強度并為打印零件提供改善的棕坯強度的替代粘合劑溶液。

發明內容

本文公開的粘合劑溶液的各種實施例通過包括在燒結顆粒材料之前填充粉末層顆粒之間的空隙并提供粉末層顆粒之間的接觸和橋接的納米顆粒來滿足這些需求，從而提高打印零件的棕坯強度和整體剛度。增加制品的密度減小了打印零件的收縮并增加了打印零件的強度，這減少了破裂和變形。

根據第一方面A1，一種粘合劑溶液，所述粘合劑溶液可以包括：基于所述粘合劑溶液的總重量，大于或等于0.5wt％且小于或等于20wt％的納米顆粒；熱塑性粘合劑，所述熱塑性粘合劑包括第一聚合物鏈，其中，所述第一聚合物鏈的平均分子量大于或等于7,000g/mol且小于或等于50,000g/mol；以及溶劑。

第二方面A2包括根據第一方面A1的粘合劑溶液，其中，所述粘合劑溶液包括：基于所述粘合劑溶液的總重量，大于或等于1wt％且小于或等于10wt％的納米顆粒。

第三方面A3包括根據第一方面A1或第二方面A2的粘合劑溶液，其中，所述納米顆粒包括金屬納米顆粒。

第四方面A4包括根據第三方面A3的粘合劑溶液，其中，所述金屬納米顆粒包括鎳，銀，鉻，鋁，鈷，鐵或其組合。

第五方面A5包括根據第一方面A1或第二方面A2的粘合劑溶液，其中，所述納米顆粒包括陶瓷納米顆粒。

第六方面A6包括根據第五方面A5的粘合劑溶液，其中，所述陶瓷納米顆粒包括氧化鋁，氮化鋁，氧化鋯，二氧化鈦，二氧化硅，氮化硅，碳化硅，氮化硼或其組合。