组合物和制品的制造方法与流程

所述主题大体上涉及制造制品的材料和方法，以及增材制造。

背景技术：

1、在增材制造过程中，即3d打印工艺中，可以沉积零件的连续层，直到该零件形成。每一层都可以是正在形成的目标零件的薄切片截面。这种制造允许形成复杂的形状。增材制造可能涉及金属激光熔化、激光烧结和颗粒或粉末的粘结剂喷射。这些增材制造技术可以熔化、烧结或用化学方法粘结材料的多个层，以生成所需的制品。金属注射成型的零件和设备可以在烧结工艺中进行结合。烧结是一种将粉末状的金属和粘结剂加热到刚好低于金属熔点的温度，以将粉末状的颗粒结合在一起的方法。加热可以通过激光、在炉子等中完成。但是，金属注射成型的零件可能具有金属注射成型工艺固有的制造限制。

2、有几种制造制品的成型技术(如砂模、铸模和/或注射成型等)可以制造零件。增材制造技术可包括激光熔化、激光烧结和粘结剂喷射。激光熔化和激光烧结增材制造技术对材料进行加热，以固化和构建材料层，以形成金属零件。粘结剂喷射可使用化学粘结剂将材料的颗粒粘结成层，形成固体“坯体”。坯体可以进一步处理(例如，烧结)以固结该层并形成零件。使用化学粘结剂结合材料的多个层已被用于砂模技术，以结合砂粒并形成可用于制造其他零件的砂模。与砂模类似，在粘结剂喷射印刷中，化学粘结剂被连续地沉积到粉末中或与粉末层一起沉积，其中粉末是后续零件构建的基础。在粉末固结为固体的过程中，粘结剂将粉末固定在适当的位置。例如，化学粘结剂(例如，聚合物粘结剂)可以有选择地以图案的形状沉积到粉末床上，该图案代表了被打印零件的一个层。每个印刷层在印刷后可以被固化(例如，通过热、光、水分、溶剂蒸发等)，以将每个层的颗粒结合在一起，形成坯体零件。在坯体零件完全形成后，化学粘结剂在印刷后处理(如脱粘和烧结)中被移除。脱粘和烧结步骤可以不是砂模工艺的一部分，在砂模工艺中，化学粘结剂仍然是砂模的组成部分，即使砂模随后被用来形成成型零件。然而，在粘结剂喷射3d打印中，化学粘结剂可能是坯体零件的组成部分(例如，化学粘结剂被放置在打印零件的每一层之间)，随后在脱粘和/或烧结期间被移除，以形成完整的3d打印零件。

3、粘结剂喷射制造方法的印刷后处理可以使化学粘结剂分解，以在零件内(例如，在粉末的颗粒之间)形成焦炭残留物。例如，在粘结剂喷射3d打印中，打印的(坯体(greenbody))零件可以经历烧结工艺，以固结打印层内的粉末颗粒，并增加打印零件的密度，从而形成基本上是固体的、固结零件，该固结零件具有用于机械的足够的强度。对于可烧结粉末的应用，在烧结中，打印零件可能暴露在用于制造印刷制品的粉末的绝对温度熔点的温度附近(例如，在大约70％)。因此，如果使用可烧结的粉末来制造打印零件，烧结温度可能超过1000摄氏度(℃)。已知的粘结剂可包括有机化合物。在烧结温度下，这样的化学粘结剂可能不完全分解，并形成焦炭残留物，该焦炭残留物可能与固结零件的层一起被固结。此外，烧结条件可能导致零件的氧化，从而形成氧化物。焦炭残留物可能会影响制品的某些特性(如微观结构、机械性能)，在制品使用时可能会导致不想要的效果(如应力断裂、腐蚀等)。如本文所使用的，术语“焦炭残留物”指的是粘结剂、与粘结剂结合的含氧物质、与零件结合的含氧物质(如氧化物)或其组合不完全分解而形成的含碳材料。

4、因此，为了减轻烧结中焦炭残留物的形成，可能需要进行粘结剂去除步骤，去除化学粘结剂的相当大的部分，以在烧结前形成褐色体零件(brown body part)。褐色体零件可能需要足够的操作强度(褐色操作强度)来保持结构的完整性，直到褐色体零件经历烧结以固结各层为止。至少有一些化学粘结剂可能需要保留在褐色体部分，以提供最低水平的褐色强度(brown strength)。

5、目前可用于粘结剂喷射3d打印的一些化学粘结剂往往会在固结零件中产生残留物，如焦炭或不需要的氧化物。例如，从褐色体中去除化学粘结剂的工艺可以在含氧气(o2)环境中进行。氧气可能促使化学粘结剂完全分解为二氧化碳(co2)和水(h2o)，以及其他分解副产物。然而，这些脱粘条件(例如，含o2的环境)可能会导致在固结零件中不需要的氧化物的形成。因此，固结零件的某些性能(例如机械性能)可能是不想要的，而且该零件可能不适合在所需的机械中使用。一些可用于粘结剂喷射3d打印的较新的化学粘结剂可提供足够的粘结强度，以在烧结前保持褐色体零件的完整性，并可在烧结中干净地去除，从而使固结零件基本上没有焦炭和化学粘结剂的任何其他不想要的分解产物(如氧化物)。目前可用的可逆粘结剂可以基于不饱和单体。迄今为止，粘结剂材料有一些不足之处，正在进行的开发工作正试图解决这些问题。此外，可用的材料力求减少或消除残留材料。而且，所使用的结合颗粒或粉末类型在成分、尺寸和形态上可以是均匀的(或在当前技术允许的情况下被控制为尽可能均匀)。需要与目前可用的系统和方法不同的系统和方法。

技术实现思路

1、在一个或多个实施例中，提供了一种用于粘结剂喷射的物质组合物。该组合物包括粘结剂，该粘结剂包括由饱和单体制成的聚合物。

2、在一个实施例中，粘结剂可以是一种可逆粘结剂，其功能是将可烧结的颗粒作为坯体固定在一起，并在坯体被烧结形成目标物体时支撑坯体。在烧结中，可逆粘结剂可以分解并渗出坯体和/或分解并与可烧结的颗粒反应以形成例如合金、氧化物、碳化物、硅化物、硼化物、氮化物等，和/或进一步反应以形成陶瓷或陶瓷材料。

3、在一个实施例中，提供了一种用于粘结剂喷射的物质组合物。粘结剂可包括可逆粘结剂和一种或多种可烧结粉末。

4、在一个实施例中，提供了一种使用多种可逆粘结剂的粘结剂喷射的方法。多种可逆粘结剂可至少包括形成氧化物粘结剂和不形成氧化物粘结剂。该方法可包括沉积选自金属粉末和陶瓷前驱体粉末中的至少一种粉末。在至少一种粉末中沉积第一可逆粘结剂。第一可逆粘结剂是形成氧化物粘结剂。在至少一种粉末中沉积第二可逆粘结剂。第二可逆粘结剂是不形成氧化物粘结剂，沉积所述第二可逆粘结剂与沉积所述第一可逆粘结剂的位置不同。

5、在一个实施例中，提供了一种使用可聚合单体和硫化剂进行粘结剂喷射的方法。该方法可包括在粘结剂喷射工艺中使可聚合单体和硫化剂相互接触沉积，以形成具有目标物体样式的坯体。坯体可以被加热，使可聚合单体硫化并形成硫化的目标物体。

技术特征：

1.一种用于粘结剂喷射的物质组合物，包括：

2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述粘结剂是一种可逆粘结剂。

3.根据权利要求2所述的组合物，其中，所述可逆粘结剂的饱和度大于约百分之五十。

4.根据权利要求2所述的组合物，其中，所述可逆粘结剂通过分步生长聚合或者加成聚合反应。

5.根据权利要求4所述的组合物，其中，所述饱和单体包括可裂解的基团。

6.根据权利要求2所述的组合物，其中，所述可逆粘结剂是基于硅的或包括烷烃、环氧树脂和多元醇基团中的一种或多种。

7.一种用于粘结剂喷射的物质组合物，包括：

8.根据权利要求7所述的组合物，其中，所述一种或多种可烧结的粉末包括至少两种可烧结性彼此不同的粉末。

9.根据权利要求8所述的组合物，其中，所述一种或多种可烧结的粉末包括金属粉末和陶瓷前驱体各至少一种。

10.一种使用多种可逆粘结剂的粘结剂喷射方法，所述多种可逆粘结剂至少包括形成氧化物粘结剂和不形成氧化物粘结剂，所述方法包括：

技术总结
提供了一种用于粘结剂喷射的物质组合物。该组合物包括粘结剂，该粘结剂包括由饱和单体制成的聚合物。粘结剂可以是在烧结时分解的可逆粘结剂。不同的粘结剂可以用在使用本申请组合物的目标物体的不同位置。

技术研发人员：R·多夫纳,S·A·麦克林蒂克,B·海瑟
受保护的技术使用者：IP传输控股公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1