自由形式的多材料微型元件的分層制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種分層制造方法，尤其涉及一種積層制造方法，用于制造包括一種或多種以上的材料的物體，所有包括的材料具有自由形式的能力。例如，本方法可用于生產(chǎn)微型系統(tǒng)的封裝，其中，采用陶瓷作為絕緣體，采用輔助材料產(chǎn)生電學(xué)或光學(xué)3D導(dǎo)體線或3D導(dǎo)體孔。在本方法中使用細(xì)粉末，從而可以用于形成小形體尺寸和高精度需求的部件。本法的其它的預(yù)期用途有：形成小型機(jī)械精密零件或研磨工具、牙科用具或醫(yī)療植入物。
【專利說明】自由形式的多材料微型元件的分層制造
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及分層制造，特別是涉及一種積層制造方法(additive layeredmanufacturing),用于制造包括一種以上材料的物體,所有包括的材料具有自由形式的能力。
[0002]本發(fā)明涉及一種物品的制造方法，首先提供一個(gè)虛擬的三維模型(CAD模型)，并利用該信息并以可控的方式添加材料來形成物品。這些類型的方法一般通過術(shù)語可稱為，如快速成型，自由成形制造，分層制造和加層制造。3D-打印是屬于該組方法中的一個(gè)。由于可以通過一組平面層來描述具有非常復(fù)雜形狀的物體，使得通過這些分層制造方法實(shí)現(xiàn)在實(shí)際精度范圍內(nèi)制造出任何期望形狀的物品成為可能。
【背景技術(shù)】
[0003]3D-打印是一種將粉末層分布在表面上的方法。采用噴墨打印機(jī)將粘合劑分布在表面上以將顆粒臨時(shí)粘合在一起。干燥粘合劑，并重復(fù)該過程直到形成包含與粘合劑粘合在一起的物體的粉末床。通過沖洗或清除將物品上的松散的粉末去除后然后進(jìn)行燒結(jié)。原粉末層之間的界限消失，并且形成一個(gè)固體物。
[0004]與其他分層制造方法相比，3D打印具有快速、不需要構(gòu)建支撐體、且最終獲取的物品具有均勻無殘余應(yīng)力的優(yōu)點(diǎn)。快速是因?yàn)槌练e粉末層是一步完成的，且可以通過多個(gè)噴嘴同時(shí)沉積粘合劑。而在其他方法中，通過在每個(gè)點(diǎn)滴涂形成物品，或使用單一激光或電子束光點(diǎn)進(jìn)行選擇性固化。由于這些方法一次只能在一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行成形物品，從而這些方法本質(zhì)上就是較慢的。通過粉末床支撐著結(jié)構(gòu)，使得不需要構(gòu)建一個(gè)需要在后續(xù)步驟中去除的獨(dú)立的支撐結(jié)構(gòu)就能夠形成拱形結(jié)構(gòu)。該粉末可不根據(jù)密度梯度來沉積，這保證了在一個(gè)單獨(dú)的燒結(jié)階段可以形成均質(zhì)物品而不會(huì)造成不均勻收縮。
[0005]在原始的3D打印發(fā)明中(Cima US6146567)，采用噴涂懸浮液方法將粉末施加在表面上。在后來的Fcubic的發(fā)明中，將粉末以干燥形式分散以形成一個(gè)層(FcubicW003055628)。后者的方法的速度是非?？斓?，但該方法只限于粒徑為10-20微米的粗糙粉末的應(yīng)用，該粉末能以干燥狀態(tài)均勻分布。而更細(xì)的粉末，包括大多數(shù)燒結(jié)性陶瓷粉末和硬質(zhì)金屬粉末，由于范德華引力抑制干燥的小顆粒的流動(dòng)，從而不可能在干燥狀態(tài)分散成均質(zhì)薄層。
[0006]微型系統(tǒng)應(yīng)用越來越多，使產(chǎn)品更智能，也就是給產(chǎn)品增加新的功能。例如，應(yīng)用的產(chǎn)品有如太陽(yáng)能電池，蓄電池，0LED,微波元件,芯片實(shí)驗(yàn)室(lab-on-a chip)和高溫傳感器，交通工具和廚房用具。微型系統(tǒng)可以包括感應(yīng)器以感應(yīng)(加速度，輻射，壓力，濕度，化學(xué)環(huán)境等)，它們也可以包含基于靜電式，磁致伸縮式，壓電式等原理的致動(dòng)器。
[0007]迄今為止，還不能通過分層制造法直接制造出具有真正的3D結(jié)構(gòu)的微型系統(tǒng)的封裝。在可用的方法中，如LTCC (低溫共燒陶瓷)只能提供平面襯底，其中，電子連接(通孔)必須垂直于該層。這往往使得有必要結(jié)合LTCC結(jié)構(gòu)與其他的單獨(dú)制造出的3D結(jié)構(gòu)。使用添加劑直接制造出封裝具有競(jìng)爭(zhēng)性優(yōu)勢(shì)。集成電子芯片的發(fā)展是通過晶圓鑄造車間完成的高效的流水線生產(chǎn)。而封裝沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化的形式。封裝通常是生產(chǎn)微型系統(tǒng)的主要成本。封裝的進(jìn)一步的設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試是非常耗時(shí)的過程。
[0008]微型系統(tǒng)的電氣連接是采用絕緣和導(dǎo)電材料制成的。對(duì)于一些應(yīng)用，還需要其它材料來形成電阻器以完善介電性能。對(duì)于光連接，需要其他材料組合來形成波導(dǎo)。這就要求在制造過程中能夠整合多種材料。這在以前可用的分層制造方法在一直未能實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]基于上述提及的現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的總的目的是提供一種用于制造包括多種材料的3D物品的加層制造方法。本發(fā)明能夠有效地生產(chǎn)出由水基粉末材料(如陶瓷，玻璃，混合物，金屬間化合物，硬質(zhì)金屬或金屬材料)構(gòu)成的物品，還包括增加的一種或多種輔助材料(如陶瓷，玻璃，混合物，金屬間化合物，硬質(zhì)金屬或金屬材料)。這些輔助材料具有可以以自由形態(tài)結(jié)合的能力。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種積層制造方法，用于制造包括一種或多種材料的物品，所有包括的材料具有自由形式的能力。該方法包括:提供平面襯底作為平臺(tái)用于形成構(gòu)建所述物體的支撐體；采用疏水溶液對(duì)平面襯底的選定部分進(jìn)行疏水化；分散包括尺寸小于5微米的顆粒的水基粉末懸浮液形成厚度低于50微米的層；施加粘合劑至粉末層需要成型粉末體中的部分；施加一種或多種輔助材料作為粉末懸浮液或粉末漿至位于層中的由水基懸浮液的疏水性斥力產(chǎn)生的間隙；重復(fù)添加如上所述的粉末層，疏水區(qū)域、粘合劑和輔助材料以構(gòu)建一個(gè)具有所需形狀和尺寸的粉末體；沖洗或清除所述物品以去除松散的粉末并將所述物品與所述支撐體分離；及通過熱處理除去所述粘合劑，并燒結(jié)所述粉末物體以形成固體物。
[0011]根據(jù)各種示例性實(shí)施例，將一個(gè)平面支撐體作為一個(gè)平臺(tái)來構(gòu)建物品。采用刮片、噴槍或擠壓法將細(xì)粉末以水基懸浮液沉積在支撐體上。采用臨時(shí)粘合劑將需要包括在最終成形的物品的層的部件粘接在一起。濃縮懸浮液的水分可以迅速干燥以使層固化。多個(gè)相互疊在頂部的層與添加的粘合劑一起形成了物品。疏水性材料被選擇性地沉積在每一粉末層上以在另一層中形成空隙。疏水性部件排斥水基懸浮液。采用噴墨打印或點(diǎn)膠方式在空隙中填充輔助材料。根據(jù)需要的層的數(shù)量重復(fù)沉積粉末層和輔助材料。當(dāng)整個(gè)物品形成時(shí)，松散的粉末，即未與臨時(shí)粘合劑粘合在一起的粉末，通過沖洗或清除方式去除。在沖洗或清除掉散粉之前或之后，將物品與支撐體分離。隨后對(duì)物品進(jìn)行加熱以除去臨時(shí)粘合劑，接著進(jìn)一步加熱燒結(jié)物品以形成包含多種材料的固體組件。
[0012]以這種方式，該物品可以包括具有任意形狀的輔助材料的結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)例如可用于如在絕緣或折射基體中構(gòu)建3D通孔(任意形狀和方向的電，光或熱傳導(dǎo)線)。
[0013]通常，本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將在下面的詳細(xì)描述中公開，所附從屬權(quán)利要求以及從附圖中也同樣在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
[0014]附圖簡(jiǎn)要說明
[0015]下面結(jié)合舉例、實(shí)驗(yàn)和附圖描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，其中:
[0016]圖1為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的通過粘合劑形成結(jié)構(gòu)的示意圖和去除松散粉末的不意圖；
[0017]圖2為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的在層間形成的孔隙中的填充輔助材料的原理示意圖；
[0018]圖3為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的接觸圖形的示意圖；
[0019]圖4為根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例的示意圖；及
[0020]圖5為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的流程示意圖。
[0021]應(yīng)當(dāng)理解，附圖并不是按照正確的比例繪制的，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，未在附圖中示出的尺寸也包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
[0022]本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】
[0023]根據(jù)各種實(shí)施例，本發(fā)明可用于制造微型系統(tǒng)的封裝，其中以陶瓷作為絕緣體，且輔助材料作為或形成3D導(dǎo)線或3D通孔。在此方法中，采用細(xì)粉末使本方法能夠用于或使本方法可用于形成具有小的形體尺寸，高精度，和/或高精度的需求的組件。本方法的其它的預(yù)期用途可以為構(gòu)建光電系統(tǒng)，微流體系統(tǒng)，小型機(jī)械精密零件，研磨工具，牙科用具或醫(yī)療植入物。根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施例形成的微型系統(tǒng)具有使產(chǎn)品更智能的優(yōu)點(diǎn)，即為產(chǎn)品增加新的功能。
[0024]本發(fā)明基于3D打印的概念。但是，與分散或噴涂干燥的粉末不同的，本發(fā)明將粉末層作為濃縮懸浮液加入至水中。采用噴槍、刮片、擠壓法或采用其它技術(shù)將所述懸浮液沉積在薄層上以分散懸浮液。這與噴涂是不同的，在噴涂中，需要將陶瓷或金屬配置成很稀的懸浮液，以便具有穿過噴嘴的粘性。在采用噴槍的懸浮液的應(yīng)用中，可以精確地控制高度濃縮懸浮液形成非常薄的粉末層(1-50微米)。術(shù)語“高度濃縮”在這里用于描述接近理論隨機(jī)密堆積濃度的懸浮液。該高度濃縮的懸浮液可以快速凝固，因?yàn)樗鼉H需要除去一分鐘量水即可轉(zhuǎn)化成固體。然后在應(yīng)該保留在最終主體的部位上印刷粘結(jié)劑。
[0025]如圖1所示，沖洗或清除以除去松散的粉末，并通過添加粘合劑形成結(jié)構(gòu)。在層間形成的空隙中填充輔助材料的原理示意圖如2所示。
[0026]添加的作為層的材料可以是陶瓷，但也可以是能散開為層的其他細(xì)粉末，如玻璃，混合材料，硬質(zhì)合金，金屬間化合物或金屬。所需要滿足的要求是，該粉末的顆粒尺寸較小，如小于5微米，以使它們可以分散并同時(shí)降低或不產(chǎn)生沉淀，而且能夠與薄層共同作用以使得能夠形成具有高精度的小形狀物品。粉末可以進(jìn)一步分散在水中，并降低或使得細(xì)粉末和水不產(chǎn)生顯著反應(yīng)。此外，根據(jù)該方法，可將粉末燒結(jié)成致密的最終材料。為此，需要采用可燒結(jié)的未凝聚的細(xì)粉末，其中顆粒尺寸的要求取決于實(shí)際材料的類型。對(duì)于高性能陶瓷，小于I微米的顆粒尺寸都可以使用。
[0027]3D打印工藝可以用于在組件中形成內(nèi)部腔體(孔或通道)，只要它們能連接到該組件的表面，并且當(dāng)組件形成后可以通過沖洗或清洗去除松散的粉末。在形成整個(gè)組件后再填充輔助材料至腔體是較困難和不現(xiàn)實(shí)的。為了能夠在組件內(nèi)部增加輔助材料是有用的，或者必要時(shí)，在層形成過程中也形成一定的空間。
[0028]可以使用機(jī)械鉆孔或激光加工在每個(gè)層上形成腔體，但會(huì)造成芯片或其他雜物的排放。這將是非常難以去除并可能會(huì)破壞目的是獲得高精度和高品質(zhì)的小結(jié)構(gòu)的過程。
[0029]代替機(jī)械加工的是，采用疏水液體有選擇地印刷在層的一部分位置。當(dāng)添加下一個(gè)層時(shí)，疏水性區(qū)域排斥水性粉末懸浮液，以使在第二層(或添加第三或第四材料)所在的層產(chǎn)生空隙(空腔的孔)。疏水性液體可以包含或包括，例如烴類(鏈烷烴，油脂)，碳氟化合物或硅氧烷。[0030]由于空腔是逐層產(chǎn)生的，可以通過點(diǎn)膠機(jī)(dispensers)、噴墨印刷或其它應(yīng)用方法逐層添加糊狀的輔助材料。采用點(diǎn)膠機(jī)(一次完成一個(gè)點(diǎn))填充空腔是比采用噴墨打印粘合劑(采用一組噴嘴陣列完成)較慢的過程，但在大多數(shù)應(yīng)用中，需要填充的區(qū)域只是整個(gè)組件的截面的一小部分。以這種方式迅速沉積和固化整個(gè)層的主要優(yōu)點(diǎn)能夠保留住。
[0031 ] 這個(gè)過程可以在組件內(nèi)部形成三維導(dǎo)通孔(3-D導(dǎo)電連接或光學(xué)孔)或在該結(jié)構(gòu)中與其他輔助材料的3D結(jié)構(gòu)一體化。所添加的材料可被選擇或進(jìn)行調(diào)整以與燒結(jié)過程兼容。然而，這個(gè)問題已經(jīng)在是在市售的低溫共燒陶瓷技術(shù)(低溫共燒陶瓷電子應(yīng)用)的例子中解決了。
[0032]根據(jù)其中一個(gè)實(shí)施例，該方法也可以用于以犧牲材料作為輔助材料加入至由疏水性區(qū)域產(chǎn)生的空隙中。該犧牲材料被選擇為臨時(shí)填充在空隙中，但在熱處理之前的燒結(jié)過程中或在燒結(jié)過程的早期階段消失。這可以用于在元件中的通道，封閉的通道和/或腔體中。由于這些輔助材料沒有永久填充在空腔中，它們不需要連接到主體的外表面。犧牲材料在物品燒結(jié)密封前就已經(jīng)分解/從氣孔中蒸發(fā)出來。犧牲材料的一個(gè)例子是:物品在空氣中加熱處理過程中，石墨進(jìn)行氧化生成二氧化碳。犧牲材料的另一個(gè)例子是:蠟在熱處理過程中熔化并蒸發(fā)。即使通道或腔體是連通到物體的表面，沖洗或清除小通道或小空腔通常是困難和費(fèi)時(shí)的。
[0033]另外，按照這種方法，在LTCC技術(shù)中，在下一個(gè)陶瓷層以類似的方式添加完成之前，可以通過噴墨方法添加具有導(dǎo)電金屬油墨的平面導(dǎo)體線。
[0034]例如，該方法使陶瓷封裝(或陶瓷連接器產(chǎn)品)的制造在微型系統(tǒng)具有較大的應(yīng)用范圍。通過添加功能性材料和通過電導(dǎo)體連接該材料使得可以增加傳感器或致動(dòng)器。為電子芯片添加導(dǎo)線，電阻，電感和電容和連接點(diǎn)將打開智能系統(tǒng)集成。微型系統(tǒng)例如可以用于如太陽(yáng)能電池，蓄電池，0LED，微波元件，芯片實(shí)驗(yàn)室和高溫度傳感器，交通工具和廚房用具等產(chǎn)品。微型系統(tǒng)可以進(jìn)一步包含傳感器用于感應(yīng)(加速度，輻射，壓力，濕度，化學(xué)環(huán)境等)，它們也可以包含基于靜電式，磁致伸縮式，壓電式或其他原理的致動(dòng)器或傳感器。微型系統(tǒng)還可以包含形成光或微波的波導(dǎo)，以及輸送流體的腔道。根據(jù)該方法形成的微型系統(tǒng)還可能包含光波導(dǎo)。
[0035]由于本方法精度高，有能力構(gòu)建復(fù)雜特征和集成輔助材料，從而可用于制作復(fù)雜而小型的加工工具、醫(yī)療植入物以及牙科產(chǎn)品。該方法還可以用于形成具有內(nèi)部金屬化的通道和空腔。這樣的結(jié)構(gòu)可以在微波應(yīng)用中用作波導(dǎo)。對(duì)于高頻微波技術(shù)(THz或近THz)微帶傳輸帶需要更換波導(dǎo)。這些波導(dǎo)(金屬化通道)必須是高精度和低表面粗糙度，以避免損失。該高精確度和低表面粗糙度可通過本方法制成。
[0036]實(shí)施例1
[0037]在一個(gè)簡(jiǎn)單的模型實(shí)驗(yàn)中，采用刮刀澆鑄部代替噴槍作為各層的手動(dòng)應(yīng)用。在燒結(jié)的氧化鋁板上絲網(wǎng)印刷金屬圖案。如圖3所示，該圖案包括兩端以接觸點(diǎn)收尾的不同尺寸的直導(dǎo)線。采用銀漿印刷使得圖案具有良好的電氣導(dǎo)通性能。
[0038]將具有導(dǎo)體的板置于燒鑄部。將氧化招懸浮液(體積分?jǐn)?shù)為40 %的AKP30,Sumitomo Chemicals)與分散劑(0.35% Dolapix PC21)分散在水中后,通過具有80 μ m的間隙的刮刀進(jìn)行澆鑄。該澆鑄在板上形成細(xì)氧化鋁粉末膜。
[0039]通過滴涂疏水液體形成過孔(via)。疏水性液體為一種碳氟基化合物的液體。在疏水性液體施加區(qū)域，氧化鋁水基懸浮液沒有變濕，因此它回避了這些區(qū)域。形成的孔穿透干燥的氧化鋁粉末層。
[0040]在干燥后的陶瓷層的頂部上通過絲網(wǎng)印刷形成新一層導(dǎo)體。第二層的導(dǎo)電圖案被取代，使得第一層可以與接觸點(diǎn)連通。銀漿貫通所形成的孔并將第一層與第二層相連，從而建立一個(gè)連接通道。
[0041]如圖4所示，通過上層和下層的端點(diǎn)之間的短路測(cè)定來檢驗(yàn)連接性。目前已經(jīng)通過6個(gè)通孔連通上層和下層。
[0042]實(shí)施例2
[0043]通過分層制造法制造一臺(tái)機(jī)器。它包括一臺(tái)帶有線性致動(dòng)器(NSK和HIWIN)的桌子，其可沿XYZ方向移動(dòng)一個(gè)平臺(tái)。通過PLC控制器(Be i j er )控制移動(dòng)臺(tái)。
[0044]移動(dòng)臺(tái)配有一個(gè)噴槍(Premier Dies),該噴槍通過精密泵的壓力提供陶瓷懸浮液(如精密齒輪泵)。該陶瓷懸浮液類似于實(shí)施例1，但該固體濃度調(diào)整至適合于噴槍的粘度。
[0045]將具有電子驅(qū)動(dòng)器(Megatech Electronic)的噴墨頭(HP)固定到平臺(tái)，以便能夠打印臨時(shí)膠乳粘合劑和疏水性液體。
[0046]將點(diǎn)膠機(jī)裝配至移動(dòng)臺(tái)并填充有導(dǎo)電膠。
[0047]采用電腦編程來控制噴槍以通過PLC和轉(zhuǎn)移印刷的信息來驅(qū)動(dòng)電子打印各層。然后在接下來的沉積下一層之前升起移動(dòng)臺(tái)。
[0048]這臺(tái)機(jī)器可用于在陶瓷封裝結(jié)構(gòu)中構(gòu)建3D導(dǎo)電通路。
[0049]參閱圖1，圖2和圖5，在實(shí)施例1中，通過該實(shí)施例的方法11來制作物品I。如圖所示，該實(shí)施例的方法11包括:
[0050]提供平面襯底作為一個(gè)平臺(tái)，以形成一個(gè)用于構(gòu)建物品I的支撐體2，如圖5中的方框12所示；
[0051]施加疏水性溶液，如3a或3b，對(duì)平面襯底的選定部分進(jìn)行疏水化；如水基懸浮液的粉末層4，4a和4b，或者在平臺(tái)形成的支撐體2，如在圖5中的方框13所示；
[0052]分散包括尺寸小于5微米的顆粒的水基粉末懸浮液4a或4b形成厚度低于50微米的層；如圖5中的方框14所示；
[0053]施加粘合劑5至粉末層的需要保留在成型的粉末體中的部分，如圖5中的方框15所示；
[0054]施加一種或多種輔助材料6a作為粉末懸浮液或粉末漿至位于層中由水基懸浮液的疏水性斥力產(chǎn)生的間隙，如圖5中的方框16所示；
[0055]重復(fù)添加如上所述的粉末層4a、4b、4c，疏水區(qū)域3a、3b、粘合劑5a、5b、5c和對(duì)應(yīng)的輔助材料6a，以構(gòu)建一個(gè)具有所需形狀和尺寸的粉末體，如圖5中的方框17所示；
[0056]沖洗或清除物品以去除松散的粉末并將物品與支撐體2分離，如圖5中的方框18所示；
[0057]通過熱處理除去粘合劑，并燒結(jié)粉末物體以形成固體物，如圖5中的方框19所示。
[0058]值得注意的是，圖2示出為粉末層4a和4b被選擇用于形成平面襯底的一部分，該襯底(一個(gè)/多個(gè))經(jīng)疏水性溶液3a和/或3b疏水化。然而，該疏水性溶液也可以直接施加在平臺(tái)上以形成支撐體2，其中，平臺(tái)形成支撐體2以形成平面襯底是疏水化步驟中進(jìn)行的。[0059]應(yīng)當(dāng)指出的是，以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式。然而，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
[0060]還應(yīng)當(dāng)指出的是，在權(quán)利要求中，術(shù)語“包括”不排除其他元件或步驟，并且不定冠詞“a (—個(gè))”或“an (—個(gè))”也不排除多個(gè)。一個(gè)單一的裝置或其他單元可以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求中記載的若干項(xiàng)的功能。某些特征或方法步驟記載在不同的從屬權(quán)利要求中，并不意味著這些特征或步驟不能組合以達(dá)到一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種積層制造方法(11)，用于制造包括一種以上材料的物體(1)，所有包括的材料具有自由形式的能力，包括步驟: a)提供(12)平面襯底作為平臺(tái)以形成用于構(gòu)建所述物體(1)的支撐體(2); b)采用疏水溶液(3a，3b)對(duì)所述平面襯底的選定部分進(jìn)行疏水化(13)； c)分散(14)包括尺寸小于5微米的顆粒的水基粉末懸浮液(4a，4b)形成厚度低于50微米的層； d)施加(15)粘合劑(5)至粉末層需要保留在成型粉末體中的部分； e)施加(16) —種或多種輔助材料(6a)作為粉末懸浮液或粉末漿至位于層中的由水基懸浮液的疏水性斥力產(chǎn)生的間隙； f)重復(fù)(17)添加如上所述的粉末層(4a、4b、4c)，疏水區(qū)域(3a、3b)、粘合劑(5a、5b、5c)和輔助材料以構(gòu)建一個(gè)具有所需形狀和尺寸的粉末體； g)沖洗(18)或清除所述物品以去除松散的粉末并將所述物品與所述支撐體(2)分離；及 h)通過熱處理(19)除去所述粘合劑并燒結(jié)所述粉末物體以形成固體物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在位于所述粉末層中的間隙中選擇性地填充犧牲材料(6a)以在所 述燒結(jié)的物體中形成空腔或通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述粉末懸浮液采用刮片、噴槍或擠壓法在多個(gè)層沉積，所述疏水性材料和所述粘合劑通過噴墨印刷沉積，及所述輔助材料通過點(diǎn)膠或噴墨印刷沉積。
4.根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述疏水材料(3a，3b)為碳氟化合物或硅氧烷的溶液或分散液。
5.根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述粉末懸浮液由陶瓷或硬質(zhì)金屬粉末組成。
6.根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，通過包括用于傳感器或致動(dòng)器的電介質(zhì)的、電阻式的、半導(dǎo)體的、磁性的或其他功能的材料以增加附加功能。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法被用來形成具有導(dǎo)電材料和絕緣材料的結(jié)構(gòu)以形成微型系統(tǒng)的封裝。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法被用來形成植入物或牙科替代物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至6任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法被用來形成研磨或切割工具。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至6任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法被用來形成機(jī)械精密零件。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至6任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法被用來在具有金屬化表面(7)的陶瓷材料中形成通道和腔體以用作微波的波導(dǎo)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至6任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法被用來在具有金屬化表面(7)的陶瓷材料中形成通道和腔體以用作傳輸流體。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至6任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法被用來形成光波導(dǎo)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述波導(dǎo)形成在陶瓷材料的內(nèi)部或頂 部。
【文檔編號(hào)】B22F3/00GK103826830SQ201280041454
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月26日
【發(fā)明者】托爾比約恩·奧克利恩特, 伊利斯·卡爾斯特倫, 佩爾·約翰德, 約翰娜·謝恩斯泰特 申請(qǐng)人:數(shù)字金屬Ab公司