[发明专利]由受应力颗粒介质辅助的增材制造方法

说明书

一种实施沉积材料以形成三维物体的增材制造方法和设备。执行以悬浮地方式将所述材料沉积在受应力颗粒介质(8)中的至少一个步骤，该受应力颗粒介质包括颗粒相(6)和气态间隙相(13)，所述颗粒相仅由离散和固体元素形式的材料(9)构成，所述离散和固体元素在它们之间的接触区域(12)中相互作用。

技术领域

本发明涉及增材制造领域，并涉及一种用于在制造零件期间实现构成材料的方法和设备。

也称作“3D打印”的增材制造是允许通过增材地堆叠连续的材料层来产生三维零件的制造技术。在本说明书中，术语“打印”用于指代通过增材制造方法来生产零件，并且术语“打印材料”指代在该方法期间成型并构成所制造的零件的全部或部分的材料。

背景技术

目前，增材制造方法主要可分为三大类：通过沉积材料的方法；通过选择性固化的方法；以及通过在粉末上喷涂粘结剂的方法。

在通过沉积材料的方法中，打印材料是以线材、颗粒或液体的形式提供的进料，它逐层地沉积或喷涂。这涉及例如熔融沉积成型(FDM，英文为“Fused depositionmodeling”)、液相沉积成型(LDM，英文为“Liquid deposition modeling”)或多喷嘴打印(MJP，英文为“Multi Jet Printing”)的方法。为了制造具有长悬臂(或大悬伸物)的复杂零件，这些方法要求使用底座和支撑件，除了零件之外，这些底座和支撑件还被打印，并且将零件保持就位或防止悬臂零件塌陷。对于这些方法，使用具有不合适的流动特性(例如：低粘度、不足的阈值应力，或具有显著的触变行为)的打印材料是不可行的或限于非常简单形状的零件。

在通过选择性固化的方法中，呈液态或粉末形式的打印材料置于容器中，例如激光的能量输送装置连续地逐层扫描该材料。在经过能量输送装置之前，打印材料本身可能在容器中以连续层的形式分布。包含在容器中的打印材料仅在能量输送装置扫描的精确位置处固化。没有进料，所有的打印材料都包含在容器中。在该方法结束时，初始包含在容器中的材料的选择性部分会构成最终零件。通过选择性固化的方法的示例是立体光刻设备(SLA，英文为“Stereolithography Apparatus”)、选择性激光熔融(SLM，英文为“SelectiveLaser Melting”)、选择性激光烧结(SLS，英文为“Selective Laser Sintering”)，或电子束熔融(EBM，英文为“Electron Beam Melting”)。这些方法适用于呈固体粉末或可通过能量输送或光化学激活(UV或其它方式)而固化的液体的形式的不同材料族，例如金属、陶瓷或聚合物。仅当使用光源可固化高流动性的打印材料时，才可以应用于该材料，并且应用于柔软材料是不大明显的。

在通过在粉末上喷涂粘结剂的方法(例如粘结剂喷涂)中，在连续地分层布置在容器中的粉末上喷涂粘结剂。在喷涂粘结剂的位置处，粘结剂与粉末混合，并与之反应，从而产生由粘结剂和粉末构成的固体材料。打印材料是在喷涂粘结剂之后产生的，因此是由粘结剂和粉末的复合组装构成的。这些方法不允许实现会在沉积时熔融或还未聚合的单一打印材料的均匀零件。基于高流动性或柔软的单一打印材料来制造零件是不可能的。