[发明专利]在借助于增材制造方法制造三维物体时使用的粉末混合物

说明书

本发明涉及用于通过增材制造方法制造三维物体的粉末混合物，其中该粉末混合物包含第一材料和第二材料，其中该第一材料包含粉末形式的钢，其中该第二材料包含不同于该第一材料的增强材料，其中该粉末混合物适于在增材制造方法中通过电磁和/或粒子辐射固化时形成复合物体，并且其中该增强材料包含纳米颗粒。

技术领域

本发明涉及在借助于增材制造方法制造三维物体时使用的粉末混合物，用于生产该粉末混合物的方法，通过该粉末混合物的选择性逐层固化(solidification)而由该粉末混合物制造三维物体的方法，通过选择性逐层固化由该粉末混合物制造的三维物体，以及用于通过施加并选择性固化该粉末组合物来逐层制造三维物体的设备的控制单元。

背景技术

还包括快速原型(rapid prototyping)方法和快速制模(rapid tooling)方法的增材制造方法的实例以名称“选择性激光烧结”和“选择性激光熔化”而为人知。在这些方法中，粉末形式的成形材料(building material)的薄层被重复施加，并且每层中的成形材料通过使用激光束的选择性辐照而在与三维物体的横截面相对应的位置处选择性地固化，即该成形材料在这些位置处熔融或部分熔融，然后固化。

例如，在EP 1 762 122 A1中描述了通过选择性激光烧结或选择性激光熔化来生产三维物体的方法以及用于实施这种方法的设备。

在Dongdong Gu等人在Applied Surface Science中(Vol.255，第1880-1887页(2008年出版))的文章中，公开了使用不锈钢进行激光烧结。然而，由不锈钢制成的三维物体的性能(尤其是机械性能)通常不能令人满意。

为了改善三维物体的性能，在本领域中已知通过传统烧结方法和铸造方法由钢和增强颗粒(例如碳化物颗粒)生产三维物体。但是增强效果有限，这例如归因于在处理时间期间增强颗粒在熔融铁中的溶解。如果增强颗粒具有小尺寸的话，则尤其可能如此。小颗粒尺寸可能导致颗粒快速溶解。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粉末混合物，对其的使用使得能够获得改善的增材制造方法；用于生产这种粉末混合物的方法；用于利用该粉末混合物来制造三维物体的改善的方法；由该粉末混合物制造的改善的三维物体，例如具有改善的机械性能的三维物体；以及用于利用该粉末混合物制造三维物体的设备的控制单元。

该目的通过根据权利要求1的粉末混合物、根据权利要求12的用于生产该粉末混合物的方法、根据权利要求13和20的用于制造三维物体的方法、根据权利要求15的三维物体以及根据权利要求19的控制单元来实现。在从属权利要求中具体说明了本发明的细化。在从属权利要求中阐述的任何特征以及在下面的本发明的示例性实施方案的描述中阐述的任何特征可被理解为是适合于细化该粉末混合物、该用于生产该粉末混合物的方法、该用于制造三维物体的方法、该三维物体和该控制单元的特征。

粉末混合物被理解为是指两种或更多种组分的粒状混合物。根据本发明的粉末混合物包含第一和第二材料。该第二材料包含增强材料。该粉末混合物用于增材制造方法中。如此制造的三维物体包含复合材料。复合材料是具有在其中嵌入了增强材料的基质材料的材料。与基质材料和/或增强材料相比，复合材料通常具有改善的(机械)性能。

根据本发明的粉末混合物是用于通过增材制造方法制造三维物体的粉末混合物，其中该粉末混合物包含第一材料和第二材料，其中该第一材料包含粉末形式的钢，其中该第二材料包含不同于该第一材料的增强材料，其中该粉末混合物适于在增材制造方法中通过电磁和/或粒子辐射固化时形成复合物体，并且其中该增强材料包含纳米颗粒。

纳米颗粒可优选地被理解为是指尺寸小于500nm、特别是最高达499nm的任何形状的颗粒。仅有两维小于500nm并且一维超过500nm的管和纤维也被认为是纳米颗粒。另外，优选地应理解，纳米颗粒的尺寸大于约1nm。