[发明专利]3D打印用复合粉末、打印设有嵌入的元器件的部件的方法及该部件和其打印模型

说明书

本发明提供了一种3D打印用复合粉末、直接打印设有嵌入的元器件的部件的方法及该部件和其打印模型，其中所述部件通过一3D打印装置(300)的3D打印技术进行制造，包括：打印步骤：通过3D打印技术打印出设有一个部件的基部(100)，其中所述基部(100)包括一个敞开的凹部(140)，其中在凹部(140)中设有一个盆形件(130)，其中所述盆形件(130)与所述凹部(140)的分离；分离步骤：取出所述盆形件(130)；嵌入步骤(S3)：在所述凹部(140)中放置需嵌入的元器件；后续打印步骤(S4)：在所述元器件的朝向所述凹部(140)的开口方向的一侧继续进行3D打印，直至打印完成整个部件。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别是一种3D打印用的复合粉末打印设有嵌入的元器件的部件的方法及通过该方法打印的部件。

背景技术

增材制造工艺(Additive Manufacturing)是重要的3D打印技术之一，增材制造工艺能够快速地将预先设计的CAD模型制造出来，而且能够在较短的时间内制造出结构复杂的零部件。选择性激光熔化(Selected Laser Melting,SLM)或者电子束融化(EBM)工艺/技术是增材制造(Additive manufacturing)技术的一种，其通过高能量束烧结的方式可快速地将与CAD模型相同的零部件制造出来。目前选择性激光和电子束熔化工艺得到了广泛的应用。

增材制造工艺的另一个显著的优点是可以制造具有复合结构的部件，例如设有嵌入的传感器的部件。然而，由于金属粉末的熔化温度很高，当用选择性激光或电子束熔化金属粉末时，嵌入的的传感器也会由于高能束的高温而损坏。因此，在现阶段对于这种复合结构如要一步成形，则只能由熔点低的聚合物制造。

另一方面，若要使用金属粉末制造这种设有嵌入的元器件的部件，为了不让高能束的高温而损坏被嵌入的元器件，因而需将部件分为至少两部分进行打印，并预留出空腔以供放置嵌入元器件，随后通过粘接或焊接再将两部分连接到一起。

发明内容

为了解决上述一个或多个问题，本发明首先提供一种用于3D打印的复合粉末，其特征在于，所述复合粉末的粒径的取值范围为20微米至40微米，其中，每一复合粉末由复数个分散的粉末基体团聚而成，所述粉末基体的粒径的取值范围为20纳米至1微米。

根据一种优选的实施方式，所述复合粉末的平均粒径为约30微米。由于复合粉末的粒径在30微米左右，其除了可以使零部件的表面具有较佳的粗糙度和精准度以后，由于复合粉末由20微米至40微米的粉末基体团聚而成，在激光加热时，复合粉末分解为纳米级的粉末基体，由于表面效应，纳米级的金属或陶瓷粉末的熔化温度或烧结温度相对于大尺寸粉末更低。因此，通过使用这种纳米级的金属或陶瓷复合粉末，只需要使用能量很低的激光或电子束加热就可以进行3D打印，从而可以保证3D打印的部件中，在金属粉末下面的传感器或功能元件等元器件不会在高能束流扫描过程中被产生的高温损坏。

本发明的另一方面还提供了一种制造设有嵌入的元器件的部件的方法，其中所述部件通过一3D打印装置的3D打印技术进行制造，其特征在于，包括：

打印步骤S1：通过3D打印技术打印出设有一个部件的基部，其中所述基部包括一个敞开的凹部，其中在凹部中设有一个盆形件，其中所述盆形件与所述凹部的分离；

分离步骤S2：取出所述盆形件；

嵌入步骤S3：在所述凹部中放置需嵌入的元器件；

后续打印步骤S4：在所述元器件的朝向所述凹部的开口方向的一侧继续进行3D打印，直至打印完成整个部件。