[发明专利]用于增材制造的包含纳米颗粒的粘合剂溶液

说明书

一种粘合剂溶液(36)包括：大于或等于0.5wt％且小于或等于20wt％的纳米颗粒(36a)；热塑性粘合剂(36b)；和溶剂。纳米颗粒(36a)可以包括金属纳米颗粒，金属纳米颗粒包括镍，银，铬，铝，钴，铁或其组合。纳米颗粒(36a)可以包括陶瓷纳米颗粒，陶瓷纳米颗粒包括氧化铝，氮化铝，氧化锆，二氧化钛，二氧化硅，氮化硅，碳化硅，氮化硼或其组合。一种制造零件的方法(10)包括：在工作表面(32)上沉积颗粒材料(24)的层(22)；将粘合剂溶液(36)以表示零件的层的图案施加到颗粒材料(24)的层(22)中；重复沉积和选择性地施加的步骤，以形成颗粒材料(24)与所施加的粘合剂溶液(36)的多个层(22)；以及固化颗粒材料(24)与所施加的粘合剂溶液(36)的多个层(22)中的所施加的粘合剂溶液(36)，以蒸发溶剂并从而形成生坯零件(60)。

相关申请的交叉引用

本说明书要求2020年5月26日提交的题为“用于增材制造的包含纳米颗粒的粘合剂溶液”的美国临时申请序列号63/029,954的权益，其全部内容通过引用合并于本文。

技术领域

本说明书涉及增材制造。更具体地，本说明书涉及用于增材制造的包含纳米颗粒的粘合剂溶液。

背景技术

增材制造，也称为3D打印，是将材料逐层堆积以形成物体的处理。粘合剂喷射是基于使用粘合剂将粉末颗粒接合以形成三维物体的增材制造技术。特别地，将粘合剂喷射到构建容积中的连续的粉末层上，其中粉末层和粘合剂彼此粘附以形成三维物体。在某些应用中，打印零件适合最终用途。

在其他应用中，可能需要后续处理(例如去除粘合剂和烧结粉末)，以将打印的三维零件转变为成品零件。因此，希望打印零件具有合适的生坯强度以进行处理(例如，转移，检查，脱粉)，并具有合适的棕坯强度以使脱粘/烧结处理期间的变形最小。然而，先前可用于粘合剂喷射3D打印的粘合剂溶液不能提供防止在打印后处理期间打印零件变形和损坏所需的棕坯强度。

因此，需要在打印后处理期间维持生坯强度并为打印零件提供改善的棕坯强度的替代粘合剂溶液。

发明内容

本文公开的粘合剂溶液的各种实施例通过包括在烧结颗粒材料之前填充粉末层颗粒之间的空隙并提供粉末层颗粒之间的接触和桥接的纳米颗粒来满足这些需求，从而提高打印零件的棕坯强度和整体刚度。增加制品的密度减小了打印零件的收缩并增加了打印零件的强度，这减少了破裂和变形。

根据第一方面A1，一种粘合剂溶液，所述粘合剂溶液可以包括：基于所述粘合剂溶液的总重量，大于或等于0.5wt％且小于或等于20wt％的纳米颗粒；热塑性粘合剂，所述热塑性粘合剂包括第一聚合物链，其中，所述第一聚合物链的平均分子量大于或等于7,000g/mol且小于或等于50,000g/mol；以及溶剂。

第二方面A2包括根据第一方面A1的粘合剂溶液，其中，所述粘合剂溶液包括：基于所述粘合剂溶液的总重量，大于或等于1wt％且小于或等于10wt％的纳米颗粒。

第三方面A3包括根据第一方面A1或第二方面A2的粘合剂溶液，其中，所述纳米颗粒包括金属纳米颗粒。

第四方面A4包括根据第三方面A3的粘合剂溶液，其中，所述金属纳米颗粒包括镍，银，铬，铝，钴，铁或其组合。

第五方面A5包括根据第一方面A1或第二方面A2的粘合剂溶液，其中，所述纳米颗粒包括陶瓷纳米颗粒。

第六方面A6包括根据第五方面A5的粘合剂溶液，其中，所述陶瓷纳米颗粒包括氧化铝，氮化铝，氧化锆，二氧化钛，二氧化硅，氮化硅，碳化硅，氮化硼或其组合。