[发明专利]三维部件直接喷墨打印的系统及方法

说明书

技术领域

本发明在部分实施例中，是有关于添加生产及/或三维打印，特别是关于，但不限于，利用三维打印快速制造。

背景技术

许多通过三维打印制造固体部件的不同工序为已知的。一般所述工序基于所述部件的三维模型会以不同的形状依序打印多个材料层。不同的工序通常会有不同方式的设置的层，以及不同的使用材料。

如美国专利第6,322,728号的“通过固体自由形式大量生产牙齿修补体的制造方法”，所述内容被引入本文作为参考，其中描述牙齿修补的工序。一工序包含喷墨打印一粘合剂至依序沉积粉末层的所选区域。建立每一层是通过在一粉末床的表面散布一粉末薄层。对于每一层的说明可从恢复的CAD表示直接衍生。当所述层硬化或至少部分硬化，使每一层被铺设，一旦所期望的最终成型的结构达成，所述形成层的工序即完成，在部分可期望的应用中，所述形体及内容在一适当的所选温度被加热或固化，进一步驱使所述粉末颗粒结合。另一种工序包含提供一种分散在粘合剂中的粉末材料混合物；及从一分配装置分配所述混合物至一平台。一浆料或糊状聚合物或陶瓷粉末与一载体混合，形成一牙齿修补体的多层最终形状的对应件，其使用类似于熔融沉积成型机的一机械。所述机械会发射或喷出浆料颗粒，相对于一熔融沉积成型机是发射液化热塑性材料。

如美国专利第7,896,639号的“快速成型装置”，所述内容被引入本文作为参考，其中描述用于生产一部件的一喷墨类型的装置，通过依序形成一光聚合材料的多个薄层，将其中一个置于相应的另一个顶端，以数据定义所述部件。所述装置包含多个打印头，各个打印头的一表面形成多个输出孔，且可控制的分配所述结构材料通过其他所述孔的各个独立孔，及一梭体，所述打印头被安装在其中。一控制器控制所述梭体在一支撑面来回移动，作为所述梭体控制所述打印头分配所述结构材料相应于所述数据，以在所述支撑面上形成一第一层，接着依序形成其他层。一般而言，紫外光被使用以固化各个光聚合材料的多个层。

发布于美国陶瓷学会杂志的一篇文章，85[110 2514-20(2001)，名称为“蜡基氧化铝悬浮液的喷墨打印”，所述内容被引入本文作为参考，其描述一种用于生产固体的方法，其包含以低融点(low-melting-point)蜡分散的陶瓷颗粒。细粉末的悬浮液在石蜡中被配制，其具有的粘度值低，而能够使用一商业打印机喷墨打印。悬浮液具有高达40体积百分比的粉末载量，而分别穿过所述打印头。一直接喷墨打印工序被使用于制造所述具有蜡配制悬浮液的固体。

已知的喷墨打印机也被使用于纸张上打印信息。喷墨打印机操作故障的原因之一为用于纸张上打印，这可能导致成分在被分配通过喷嘴及/或孔的墨水中沉降及蒸发。例如，在非使用期间，所述打印头中的墨水可能劣化，并导致固体颗粒沉积。墨水的劣化也可能包含墨水中的成分蒸发。这可能导致在喷嘴附近的墨水的粘度改变，在其喷射性能具有负面的影响。沉积及蒸发可能潜在地导致喷嘴脱落或喷嘴堵塞。

如美国专利第8,091,987号的“具有高可靠性的喷墨打印头”，所述内容被引入本文作为参考，其描述一种用于刷新墨水的方法，且被用于通过一打印头的喷嘴进行喷射。所述方法包含创造超过所述墨水流从所述打印头补充液滴喷射所需。所述墨水流刷新所述墨水将被使用于通过所述喷嘴的喷射。

发明内容

根据本发明的一些实施例的一种态样，提供一种用于制造陶瓷，金属及/或高品质聚合物部件而使用的直接喷墨打印工序。根据本发明的一些实施例中，所述陶瓷，金属及/或高品质聚合物部件采用高密度颜料的高体积百分比及/或颗粒所配制的墨水所制造，例如陶瓷粉末，封装用金属微粒及水溶性聚合物。所述油墨可任选地为一溶剂及一水溶性聚合物。根据本发明的一些实施例中，所述系统及方法提供用于直接喷墨打印油墨，这种油墨一般具有高粘度，较差的分散稳定性及/或高溶剂挥发率。根据本发明的一些实施例中，直接以喷墨打印工序形成的陶瓷及/或金属部件适合用于烧结。

本发明的一些实施例的一种态样提供一种直接喷墨打印系统，用于通过一添加生产工序制造一部件，所述系统包含：一油墨输送系统，操作以循环上述油墨；一打印头，连结所述油墨输送系统，所述打印头操作用以通过多个喷嘴且依据一定义图案分配来自所述油墨输送系统的油墨；一建造台，依据所述定义图案，在一时间点接收被分配的所述油墨的一层，其中由所述打印头分配的多层油墨形成所述部件；及一干燥站，操作用以在每一层的基础上对由所述打印头分配的多层油墨执行一干燥工序。

任选地，在所述打印头分配所述油墨时，所述建造台沿着所述打印方向及所述横切打印方向是可移动的，以用于扫描所述多个层。