[发明专利]具有三维立体轮廓之无机生坯的制法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种无机生坯(green)的制法，特别是指一种具有三维立体轮廓之无机生坯的制法。 

背景技术

具有三维立体轮廓之无机生坯的制法等先前技术，可见有加高压的模压法(press-and-sinter fabrication)、加压且添加黏结剂的射出成型法(powderinjection molding)，及无加压只加黏结剂的沥铸法(slip casting)。加压的制程需要产生压力的设备(press)以及刚性的模具(rigid die)。反之，无加压的制程只需耐低压的模具(例如slip casting用的石膏模)。 

最近，快速原形技术兴起，其特征在于利用堆栈原理来制作三维立体工件。其技术上乃是利用计算机切层数据，使工具移动创造出复杂的二维工作路径，经由多数有限高度的二维剖面的堆栈，互相连结形成三维立体工件。此种技术的共同特征为不需模具，可以做出极为复杂的工件形状。因为没有限制形状的模具，所以，此种制程属于无压制造法，必须靠黏结剂来连结粉末颗粒，以形成生坯工件，然后，可以进行致密化烧结的步骤，以做出具有强度的工件。 

以堆栈原理制作三维立体工件可以利用不同的工具来造成加工路径，例如3DP利用喷嘴，DFM利用挤压头，SLS、SLA等利用能量束。以能量束为工 具，堆栈材料，制作三维立体工件的先前技术可以分为两类：一为加成法，另一为减去法。加成法的特点为，能量束扫瞄过之处连结成为工件的一部分，例如SLA、SLS(selective laser sintering)、浆料选择性雷射烧结法(slurry basedselective laser sintering)等。减去法的特点为，能量束扫瞄过之处去除，能量束没有扫瞄过之处成为工件的一部分，例如LOM(laminated objectmanufacturing，LOM)、CAM-LEM等。 

参图1，本案发明人于US 2004/0075197公开一种无机生坯17的制法，其主要是根据浆料选择性雷射烧结法来实施。该无机生坯17之制法包括以下步骤： 

(A)混合一陶瓷粉末(ceramic powders)、溶剂(dissolving agent)及氧化溶胶(oxide sol)以形成一浆料(slurry)11； 

(B)于该步骤(A)后，将该浆料11摆置于一平台12上并使一刮刀(blade)13沿一水平方向X移动以使该浆料11铺平于该平台12上并从而形成一浆料层14； 

(C)于该步骤(B)后，使用一雷射束(laser beam)15以一面形的(planar；即，二维的)预定扫描路径照射该浆料层14，经该雷射束15所照射之浆料层14中的氧化溶胶受到胶化(gelled)以结合陶瓷粉末并从而形成一层二维的陶瓷生坯层16； 

(D)于该步骤(C)后，重复该步骤(B)-(C)一预定次数，以根据该预定次数来形成一具有一个三维立体轮廓的陶瓷生坯17；及 

(E)于该步骤(D)之该预定次数后，将该具有三维轮廓的陶瓷生坯17浸泡于水18中，以使未受到胶化的氧化溶胶溶解并从而自该等浆料层14中移除该具有三维立体轮廓的陶瓷生坯17。 

在该美国早期公开案所公开的制法中，其每一重复步骤的步骤(C)是以面 形的(即，二维的)预定扫描路径来照射其浆料层14。此处需特别说明的是，当其最终所完成的陶瓷生坯17的体积越大时，其每一步骤(C)之面形的预定扫描路径所构成的扫描面积则越大；因此，最终在完成该陶瓷生坯17后所需耗费的工时也相当地长。 

经上述说明可知，节省具有三维立体轮廓之无机生坯的制作工时，以降低产业界于制作此等具有三维立体轮廓之无机生坯的时间成本，使此项技术制作大型工件还能有经济性(cost-effective)，是此技术领域者所需克服的课题。 

利用减去法的LOM、CAM-LEM两种制程中，以薄片材料制造三维立体轮廓之工件时，是以雷射扫描线性的工件轮廓，可以节省制作工时。US4,752,352所述的LOM制程可以利用纸、塑料薄片材料、金属薄片材料、与陶瓷薄片材料来制造三维立体轮廓之工件。US 5,779,833所述的CAM-LEM制程特别适合制作无机生坯。