自由成形的多材料微型元件的分层制造
2019-11-22

自由成形的多材料微型元件的分层制造

本发明涉及一种分层制造方法,尤其涉及一种积层制造方法,用于制造包括一种或多种以上的材料的物体,所有包括的材料具有自由成形的能力。例如,本方法可用于生产微型系统的封装,其中,采用陶瓷作为绝缘体,采用辅助材料产生电学或光学3D导体线或3D导体孔。在本方法中使用细粉末,从而可以用于形成小形体尺寸和高精度需求的部件。本法的其它的预期用途有:形成小型机械精密零件或研磨工具、牙科用具或医疗植入物。

图4为根据本发明的具体实施例的示意图;及

通常,本发明的其它目的、特征和优点将在下面的详细描述中公开,所附从属权利要求以及从附图中也同样在本发明的范围之内。

根据本发明的一个方面,本发明涉及一种积层制造方法,用于制造包括一种或多种材料的物品,所有包括的材料具有自由成形的能力。该方法包括:提供平面衬底作为平台用于形成构建所述物体的支撑体;采用疏水溶液对平面衬底的选定部分进行疏水化;分散包括尺寸小于5微米的颗粒的水基粉末悬浮液形成厚度低于50微米的层;施加粘合剂至粉末层需要成型粉末体中的部分;施加一种或多种辅助材料作为粉末悬浮液或粉末浆至位于层中的由水基悬浮液的疏水性斥力产生的间隙;重复添加如上所述的粉末层,疏水区域、粘合剂和辅助材料以构建一个具有所需形状和尺寸的粉末体;冲洗或清除所述物品以去除松散的粉末并将所述物品与所述支撑体分离;及通过热处理除去所述粘合剂,并烧结所述粉末物体以形成固体物。

根据其中一个实施例,该方法也可以用于以牺牲材料作为辅助材料加入至由疏水性区域产生的空隙中。该牺牲材料被选择为临时填充在空隙中,但在热处理之前的烧结过程中或在烧结过程的早期阶段消失。这可以用于在元件中的通道,封闭的通道和/或空腔中。由于这些辅助材料没有永久填充在空腔中,它们不需要连接到主体的外表面。牺牲材料在物品烧结密封前就已经分解/从气孔中蒸发出来。牺牲材料的一个例子是:物品在空气中加热处理过程中,石墨进行氧化生成二氧化碳。牺牲材料的另一个例子是:蜡在热处理过程中熔化并蒸发。即使通道或空腔是连通到物体的表面,冲洗或清除小通道或小空腔通常是困难和费时的。

施加疏水性溶液,如3a或3b,对平面衬底的选定部分进行疏水化;如水基悬浮液的粉末层4,4a和4b,或者在平台形成的支撑体2,如在图5中的方框13所示;

技术领域

本发明涉及一种物品的制造方法,首先提供一个虚拟的三维模型(CAD模型),并利用该信息并以可控的方式添加材料来形成物品。这些类型的方法一般通过术语可称为,如快速成型,自由成形制造,分层制造和加层制造。3D-打印是属于该组方法中的一个。由于可以通过一组平面层来描述具有非常复杂形状的物体,使得通过这些分层制造方法实现在实际精度范围内制造出任何期望形状的物品成为可能。