[发明专利]使用微波的陶瓷用增材制造方法

说明书

一种用于形成陶瓷部件的增材制造设备，该设备包括用以支撑待形成的陶瓷部件的平台及用以在该平台上方分配供给材料的连续层的分配器。该供给材料包含可固化成分。该设备进一步包括可朝向该平台的顶面发射辐射的辐射源及微波源，该微波源可以施加朝向该平台上的这些连续层引导的微波。该辐射配置成可在分配每一层时或在每一层分配完之后用来固化该供给材料的可固化成分。该微波配置成使该供给材料的可固化成分蒸发且造成该供给材料结晶化而形成陶瓷部件。

技术领域

本说明书涉及用于陶瓷的增材制造(additive manufacturing)，又称3D打印。

背景技术

增材制造(AM)又称为实体自由形状制造法(solid freeform fabrication)或3D打印，意指一种通过连续(successive)分配原料(例如，粉末、液体、悬浮液或熔化的固体)成二维层来建构三维物件的制造方法。相较之下，传统机械加工技术则涉及将块状材料(例如，陶瓷块、木块、塑料块)切割成物件的减材工艺(subtractive process)。

在增材制造中可使用各种增材工艺。某些方法是通过熔化或软化材料来制造层，例如选择性激光熔融法(SLM)或直接金属激光烧结法(DMLS)、选择性激光烧结法(SLS)、熔融沉积成形法(FDM)，而其他可固化的液态材料则使用不同技术，例如立体光刻技术(SLA)。这些工艺在形成层以产生成品的方式及在可与这些工艺兼容使用的材料方面各有不同。

常规的系统使用能量源来烧结或熔化粉末材料。第一层上的所有选定位置一旦经烧结或熔化且随后再次固化之后，会在已完成的层上沉积新的粉末材料层。随后逐层地重复该工艺直到制造出期望的物件为止。

发明内容

在一方面中，用于形成陶瓷部件的增材制造设备包括用以支撑待形成的陶瓷部件的平台及用以在该平台上方分配供给材料的数个连续(successive)层的分配器。该供给材料包含可固化成分。该设备进一步包括用以朝向该平台的顶表面发射辐射的辐射源及微波源，该微波源用以施加朝向该平台上的所述连续层而引导的微波。该辐射配置成在分配每一层时或在每一层分配完之后用来固化该供给材料的可固化成分。该微波经配置以使该供给材料的可固化成分蒸发并造成该供给材料结晶化而形成该陶瓷部件。

在又一方面中，用于形成陶瓷部件的增材制造设备包括外壳、控制器、容纳在该外壳中的增材制造模块及容纳在该外壳中的微波模块。该增材制造模块配置成可在平台上分配及固化供给材料的数个连续层。该微波模块配置成发射微波以造成该供给材料结晶化而形成陶瓷部件。该控制器配置成操作该增材制造模块以分配及固化供给材料的数层，而形成已固化聚合物。该控制器配置成可在分配及固化供给材料的数层之后，操作该微波模块以蒸发该已固化聚合物并造成该供给材料结晶化而形成该陶瓷部件。

在另一方面中，用于形成陶瓷部件的增材制造方法包括分配供给材料的数个连续层、在分配所述连续层的每一层时或在每一层分配完之后朝向至少一层供给材料发射辐射，及施加朝向所述连续层而引导的微波。该供给材料包括可固化成分。该辐射经配置以固化该供给材料的可固化成分。该微波配置成蒸发该供给材料的可固化成分及造成该供给材料结晶化以形成陶瓷部件。

在又另一方面中，增材制造方法包括分配第一供给材料的第一层，该第一供给材料包括可固化成分及陶瓷成分。该方法进一步包括朝向该第一供给材料的该第一层发射辐射以固化该第一层中的该第一供给材料的可固化成分。该方法包括在该第一层上分配第二供给材料的第二层。该第二供给材料包括该可固化成分及该陶瓷成分。该方法进一步包括朝向该第二供给材料的第二层发射该辐射以固化该第二层中的该第二供给材料的可固化成分。该方法亦包括在该第二供给材料的第二层上分配该第一供给材料的第三层，及朝向该第一供给材料的第三层发射该辐射以固化该第三层中的该第一供给材料的可固化成分。该方法包括对至少包括该第一层、该第二层及该第三层的多个层施加该微波，用以结晶化及烧结多个层的供给材料的陶瓷成分。