[发明专利]用于三维物品形成的粉末材料、硬化液体和三维物品形成套件，以及三维物品的形成方法和形成装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于三维物品形成的粉末材料、硬化液体和三维物品形成套件，以及三维物品的形成方法和形成装置，其使得能够简单和有效地形成复杂的三维物品。

背景技术

最近，对复杂的小型三维物品的小批量生产的需求增加。已提出粉末烧结方法、粉末结合方法等作为用于满足需求的技术(参见PTL1至PTL3)。

粉末烧结方法是形成粉末薄层、用激光照射薄层以形成薄的烧结产物、重复这些步骤以在薄的烧结产物上依序堆叠薄烧结产物，从而获得所需三维物品的方法。粉末结合方法是使用粘合材料使粉末薄层硬化来代替粉末烧结方法中进行的激光烧结，并且堆叠这类薄层，从而获得所需三维物品的方法。

作为粉末结合方法，例如提出根据喷墨方法将粘合材料供应到粉末薄层的方法、堆叠粉末材料层(其中粉末颗粒与粘合剂颗粒混合)的方法、向其传递结合剂以溶解粘合材料颗粒和使其固化，从而形成三维物品(参见PTL4)，以及溶解粉末材料的方法，其中基础材料(例如玻璃和陶瓷)涂有疏水性树脂，以及涂有疏水性溶剂(例如柠檬烯)的树脂，以及使其固化，从而形成三维物品(参见PTL5)。

引文列表

专利文献

PTL1日本专利申请公开(JP-A)第2000-328106号

PTL2日本专利申请公开(JP-A)第2006-200030号

PTL3日本专利申请公开(JP-A)第2003-48253号

PTL4日本专利申请公开(JP-A)第2004-330743号

PTL5日本专利申请公开(JP-A)第2005-297325号

PTL6美国专利第7049363号

发明内容

技术难题

然而，在根据喷墨方法供应粘合材料的情况下，存在所使用的喷嘴头可能堵塞、可使用的粘合材料的选择受到限制、成本功效不良等问题。

此外，PTL4中描述的技术存在难以赋予三维物品足够的强度和精度的问题，因为即使粘合剂颗粒与结合材料一起供应并且溶解，但所得溶解的粘合剂溶液趋向于在粉末颗粒之间不均匀地散布。

根据PTL5中描述的技术，柠檬烯具有低挥发性并且可能倾向于留存在三维物品中且降低其强度。此外，低挥发性溶剂(如甲苯)具有安全性问题。此外，为了使材料仅在涂层树脂处结合在一起，需要提供具有大型厚度的涂层树脂膜(需要使用大量树脂)。因此，存在所得三维物品可能不具有足够的精度和三维物品中基础材料的密度可能较低的问题。确切地说，在金属烧结物品或陶瓷烧结物品的情况下，在这种情况下，最终移除树脂以用于后处理，如熔结，无法使基础材料的密度足够高可造成烧结物品的强度和精度问题变得显著。

PTL6提出，作为3D打印中可使用的材料，由液体组成的颗粒作为第一成分元素，并且在液体中可溶的粘合剂作为第二成分元素。所述文献公开向液体或粘合剂中添加聚合引发剂，如过氧化物。然而，由于其在热或光下进行自发分解以产生自由基并且由此引发反应的特征，聚合引发剂(如过氧化物)在热和光环境条件下分解并且变成惰性。因此，存在含有这类聚合引发剂的液体具有不良储存稳定性的问题。

因此，本发明旨在解决上述常规问题和实现以下目标。也就是说，本发明的一个目标是提供三维物品形成方法，其可简单且有效地通过使用金属的粉末材料等形成具有复杂立体(三维(3D))形状的三维物品，而不引起熔结之前的形状崩溃等并且具有尺寸精度。

问题的解决方案

上述问题的一种解决方案如下。

本发明的三维物品形成方法包括通过至少重复以下步骤来形成三维物品：

使用用于三维物品形成的粉末材料形成粉末材料层，所述粉末材料含有涂有有机材料的基础材料；和

通过将硬化液体传递到在粉末材料层的形成中形成的粉末材料层来使粉末材料层的预定区域硬化，所述硬化液体含有与有机材料可交联的交联剂。

在本发明的三维物品形成方法中，在形成用于三维物品形成的粉末材料的层的步骤中，使用用于三维物品形成的粉末材料形成粉末材料层，所述粉末材料含有涂有有机材料的基础材料。接着，在使粉末材料层硬化的步骤中，将含有与有机材料可交联的交联剂的硬化液体传递到在形成粉末材料层的步骤中形成的粉末材料层，以便使粉末材料层的预定区域硬化。也就是说，用于三维物品形成的粉末材料含有涂有有机材料的基础材料。当硬化液体传递到有机材料时，有机材料溶解并且通过硬化液体中所含的交联剂的作用交联，从而形成三维网状物。因此，在具有尺寸精度和有利强度情况下使用于三维物品形成的粉末材料的层硬化。