[发明专利]选择性固化增材制造方法

说明书

一种用于逐层生产部件的方法包括以下步骤：在构建平台上沉积一层具有第一区域的颗粒材料；将辐射能可固化的粘合剂施加到层上，以使得第一区域的选择部分均匀地涂布有粘合剂；以限定所述部件的横截面层的几何形状的特定图案，施加辐射能选择性地固化小于第一区域的选择部分的层的第二区域；以及对多个层重复沉积，施加和固化的步骤直到部件完成。

技术领域

本发明涉及增材制造，并且更具体地涉及用于在增材制造过程中施加和选择性固化粘合剂(applying and selectively curing a binder)的方法。

背景技术

增材制造是材料逐层构建以形成部件的过程，与材料从原料块加工来形成部件的常规制造相反。增材制造也由诸如“分层制造”，“快速制造”，“自由制造”和“3D打印”的术语表示。出于本发明的目的，这些术语被视为同义词。

一类现有技术的增材制造工艺通过以限定成品部件的边界的图案将液体粘合剂沉积在构建区域上来选择性粘合粉末而工作。例如，粘合剂由具有多个很细的喷嘴的移动打印头施加。粘合剂通过将能量输入整个构建区域来非选择性地固化。

这些类型的现有技术的增材制造工艺的一个问题在于它们可能很慢，因为粘合剂从线性源(打印头)施加，线性源移动穿过平表面，且粘合剂在层之间固化。此外，这些类型的现有技术的增材制造工艺往往具有相对较差的精度，因为图案由来自打印头的粘合剂微滴限定。较快移动的打印头可能不太精确地放置粘合剂。所需的较大量的粘合剂可能具有较大的像素尺寸。此外，粘合剂的扩散(像素尺寸)难以控制，因为其由粘合剂如何浸没入材料影响。

发明内容

这些问题的至少一个由选择性地固化粘合剂的增材制造方法解决。

根据本文所述的技术的一个方面，一种用于逐层生产部件的方法包括以下步骤：在构建平台上沉积具有第一区域的颗粒材料层；将辐射能可固化的粘合剂(radiant-energy-curable binder)施加到层上，以使得第一区域的选择部分均匀地涂布有粘合剂；使用特定图案施加辐射能选择性地固化小于第一区域的选择部分的层的第二区域所述特定图案限定部件的横截面层的几何形状；以及对多个层重复沉积，施加和固化的步骤直到部件完成。

根据本文所述的技术的另一个方面，一种用于逐层生产部件的方法包括以下步骤：在构建平台上沉积与辐射能可固化的粘合剂预混的颗粒材料层，该层覆盖第一区域；以限定部件的横截面层的几何形状的特定图案施加辐射能，选择性地固化小于第一区域的层的选择部分；以及对多个层重复沉积和固化步骤直到部件完成。

根据本文所述的技术的另一个方面，一种用于逐层生产部件的方法包括：在构建平台上沉积包括颗粒材料，第一辐射能波长下可固化的第一粘合剂和第二辐射能波长下可固化的第二粘合剂的层，该层覆盖第一区域；其中层的至少一种粘合剂沉积，以使得第一区域的选择部分均匀地涂布有至少一种粘合剂；通过第一波长和第二波长下的辐射能的施加固化第一粘合剂和第二粘合剂，其中以限定部件的横截面层的几何形状的特定图案使用辐射能，在小于第一区域的层的第二区域中选择性固化至少一种粘合剂；以及对多个层重复沉积和固化的步骤，直到部件完成。

具体地，本申请技术方案1涉及一种用于逐层生产部件的方法，包括以下步骤：在构建平台上沉积具有第一区域的颗粒材料层；将辐射能可固化的粘合剂施加到所述层上，以使得所述第一区域的选择部分均匀涂布有粘合剂；以特定图案施加辐射能选择性地固化小于第一区域的选择部分的所述层的第二区域，所述特定图案限定所述部件的横截面层的几何形状；以及对多个层重复沉积，施加和固化的所述步骤，直到所述部件完成。

本申请技术方案2涉及根据技术方案1所述的方法，其中所述选择部分包括所述第一区域的大部分。

本申请技术方案3涉及根据技术方案1所述的方法，其中所述选择部分包括与所述部件的横截面层的周边粗略近似的形状。