[发明专利]激光增材制造制成的多孔装置

说明书

本申请利用激光增材制造技术(LAMT)来制备多孔介质，该多孔介质可用在过滤装置、流量控制装置、药物递送装置以及用于控制流体(例如气体和液体)通过的类似装置或与其相结合。

相关申请

本申请要求提交于2015年12月30日、题为“POROUS DEVICES MADE BY LASERADDITIVE MANUFACTURING(激光增材制造制备的多孔装置)的序列号为62/273，118的美国临时专利申请的优先权。前述申请的内容通过援引纳入本文。

技术领域

本申请的各个实施例一般涉及由激光增材制造制作多孔装置的方法以及由此制成的装置。

背景技术

有许多应用需要用于流体(即气体和/或液体)的过滤和/或流量控制的多孔开孔单元结构。这些结构可使用传统技术形成，即压实金属或陶瓷粉末或颗粒以形成生坯，然后烧结以形成粘在一起的多孔结构。粒径、压实力、烧结时间以及烧结温度都可影响孔径大小和机械性能。通常，孔径在烧结结构过滤流体并控制流过烧结结构的流量的能力中是一项重要因素。

虽然已经成功制作出传统烧结的金属粉末和陶瓷粉末产品并将其用于流量控制应用和过滤应用，但是所得产品的孔隙和其它结构性能以及由此的性能特性可能受到制作工艺的限制。例如，此种材料结构会导致预定过滤规格所需的给定孔径的流量受限。因此，需要具有新的流体流量特性和过滤特性的过滤装置、流量控制装置、药物递送装置和类似装置。还需要制造具有越来越复杂的和新的形状的装置、具有一体的多孔介质和实心部分的装置以及具有双重结构的介质。

附图说明

图1是采用传统烧结制造工艺制备的多孔盘的照片(左)和根据本申请的实施例采用LAMT制备的多孔盘的照片(右)。

图2a是根据本申请的实施例的包括组合有外部实心全密度结构的LAMT多孔介质结构的杯组件照片(右)和由采用传统制造技术烧结结合至实心金属套管的多孔金属杯构成的杯组件照片(左)。图2b是在图2a中示出的杯组件的端部立体图照片。

图3a是根据本申请的实施例的组合有外部实心全密度结构的LAMT多孔介质结构的照片(右侧两件)和由将多孔金属头烧结结合至使用传统烧结技术制成的实心金属套管构成的限流器(最左侧)。图3b和3b分别是根据本申请的实施例制造的LAMT多孔介质结构的光学显微照片和扫描电子显微照片，示出了该结构的实心全密度部分和该结构的多孔部分之间的交界面。

图4是在图1的照片中示出的盘的扫描电子显微照片。

图5a是示出操作参数对通过LAMT制成的直径1英寸盘的流动性能影响的图片。图5b是示出通过LAMT(表示为80％，其代表用于制造LAMT盘的默认激光功率的百分比降低)和传统压制和烧结(由莫特(Mott)“MG5”表示)制成的1英寸盘的流动性能的图片。如本文进一步所述，相比于具有相同最大孔径的传统制成的盘而言，观察到LAMT造成其中增大近50％的流量的有利的流动特性。

图6示出根据本申请的实施例的对于限流器式LAMT部件在给定压降下每单位面积平均N2流量的曲线图。

图7包括传统制成的杯组件和根据本申请的实施例的LAMT制成的杯组件的扫描电子显微照片。

图8表示与传统等同物(表示为“莫特归一化”)相比，根据本申请制造的LAMT杯组件的流动特性(表示为“LAMT归一化”)。类似于图5b中观察到的流动特性，与使用传统烧结技术制造的杯部相比，LAMT杯部每单位面积具有大约增大近50％的流量，同时表现出大体相同的最大孔径。

图9是可以使用本申请的LAMT技术制造的波纹管式过滤器组件图。

图10是包括可使用本申请的LAMT技术制成的多孔杯的区域扩大的组件的照片。