[发明专利]金属制品的数字制造

说明书

一种从金属基材(1)制造金属制品(5)的方法，其包括以下步骤：a)用UV可固化喷墨油墨在金属基材的至少一个表面上喷射图像；b)UV固化所述图像(2)；c)电镀或酸性蚀刻未被UV固化图像覆盖的所述至少一个金属表面；和d)通过碱性水溶液剥离或溶解所述UV固化图像；其中所述UV可固化喷墨油墨在25℃和1,000 s^‑1的剪切速率下具有不超过100 mPa.s的粘度；并且其中所述UV可固化喷墨油墨包含特定的可聚合组合物和至多20wt%的光引发剂，所述光引发剂包括酰基氧化膦光引发剂和噻吨酮光引发剂中的至少一种。

技术领域

本发明涉及金属制品的数字制造、更具体而言涉及使用喷墨技术制造的金属制品。

背景技术

喷墨印刷体系被安装用于不同的工业应用，原因是其在使用中增强的可靠性及其灵活性，例如可变数据印刷，使得生产运行变短且可能以低费用获得个性化产品。

金属制品或部件通常使用CNC机器制造。由于CNC机器的设置，初始启动成本高，但是通常通过批量生产降低每个部件的成本。通常，成本也随着形状复杂性而增加。有时，形状复杂性变得太高而不能在经济上可行，或者甚至太复杂以致不能由这些常规工具生产。

3D喷墨印刷今天被作为工业喷墨生产工具提供。大多数3D喷墨印刷系统提供以有机材料而不是以金属形成的制品。存在这样一个可用的3D喷墨印刷系统，其被称作来自Höganäs的Digital Metal^TM技术(参见：http://www.hoganas.com/en/business-areas/digital-metal/technology/)，其提供喷墨印刷的不锈钢部件以及可能在将来还有钛、银和铜部件。该技术包括通过在金属粉末上喷射油墨逐层印刷不锈钢部件、然后通过烧结以实现强度和表面质量改进处理诸如喷丸、喷砂或磨抛滚光精整。该技术提供的公差为100μm，孔和壁厚低至200μm。逐层喷墨印刷以及消耗能量的烧结和表面精整显著地降低了生产率。此外，通过该技术不能生产具有低于100μm的细节和小于200μm的厚度的金属制品。

US 2011020970(SUN CHEMICAL)公开了另一种制造金属制品的方法，其公开了蚀刻或镀覆的方法，包括以下步骤：i) 将碱可除去的水不溶性热熔喷墨油墨喷墨印刷在基材上以形成抗蚀剂图像；ii) 在含水酸介质中蚀刻或镀覆所述基材；和iv) 用含水碱除去抗蚀剂图像。热熔油墨在25℃下是固体。该物理性质在冷金属表面上可实现的图像质量方面具有大的优点，因为其在喷射的墨滴落在金属表面上之后迅速固化。然而，这种物理性质也对生产率具有不利影响。蚀刻速度降低，因为它必须在较低的温度下进行，通常约室温至35℃，其中油墨不会熔化或软化。为了加速油墨的去除，通常添加有机溶剂以从金属表面除去水不溶性热熔喷墨油墨。

因此，仍然需要改进的金属制品的数字制造方法，其允许以高生产率和低成本短生产运行，并且这适用于多种多样的金属和合金。

发明概述

为了克服上述问题，本发明的优选实施方案已经用如权利要求1所限定的由金属基材制造金属制品的方法实现。

发现具有低于100μm的细节的非常复杂的金属制品可以使用特定的UV可固化喷墨油墨制成。还可能用UV可固化有色喷墨油墨有效地装饰金属制品，而不希望的UV可固化喷墨油墨能够在蚀刻或金属镀覆后通过将其溶解在碱性水溶液中而从金属表面有效地除去。

通过包含特定的光引发剂，所述UV可固化喷墨油墨可以使用UV LED快速固化，其导致在金属表面上的优异的图像质量。

从下面的描述中，本发明的其它优点和实施方案将变得显而易见。

附图简述