CN108136501B - 三维打印装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种如下的三维打印装置：将含有金属粉末的原料作为用于三维打印的供应原料能够利用三维打印技术制造要求高强度和高精度的金属产品。尤其，根据本发明的三维打印用含金属粉末组成物被用作供应至三维打印机的挤出头的原料，其通过将金属粉末和高分子粘合剂混炼、粉碎及粒化而制造。

Description

三维打印装置
技术领域
本发明涉及一种含有三维打印用金属粉末的组成物、将其作为原料的三维打印方法及三维打印装置，尤其涉及一种如下的含有三维打印用金属粉末的组成物、将其作为原料的三维打印方法及三维打印装置：能够利用含有金属粉末的组成物而通过三维打印技术制造要求高强度和高精度的金属产品。本发明主张在2015年10月2日申请的韩国专利申请第10-2015-0139141号的申请人的利益，其内容被全部包含于本说明书中。
背景技术
三维(3D，3-Dimension)打印机是利用要印刷的对象的三维数据而以与该对象具有相同或类似的形态的方式使形状物以三维方式成型的装备。三维打印的使用被扩散至多种领域。这种三维打印在过去被用作量产之前的建模或样品制作等用途，但是最近随着技术发展而能够用于以多品种少量生产的产品为中心的可量产的产品的成型，除了由多个部件构成的汽车领域之外，多个制造公司正以用于制造医疗用人体模型、牙刷或剃须刀等家庭用产品等多种模型的用途而被使用。
三维打印的产品成型方式大体包括将以二维平面形态成型的层以三维方式层叠并进行熔融贴附而形成形态的所谓添加型以及将材料块以雕刻的方式切削而形成形态的切削型。并且，作为添加型的一种，有着如下的丝熔融层叠方法：将由热塑性塑料形成的线材或丝通过供应辊和移送辊供应，并将供应的丝通过相对于作业台而相对地在XYZ三个方向调节位置的三维移送机构上安装的挤出头的喷嘴熔融而排出，从而将二维平面形态(打印层)在板上反复层叠而成型出具有要印刷的三维形状的产品。
现有的三维打印中使用最多的材料为受光固化的光固化型高分子物质“光聚合物(photopolymer)”。其占整体市场的56％。其次受欢迎的材料为熔化及固化自由的固体形态的热塑性塑料，其占市场的40％。作为热塑性塑料材料的形态，主要使用丝(filament)形态，作为现有的丝材料使用聚乳酸(polylactic acid；PLA)、ABS(acrylonitrilebutadiene styrene)、高密度聚乙烯(high density polyethylene；HDPE)、聚碳酸酯(polycarbonate；PC)等。
但是，上述的塑料材料由于硬度低的问题，因而存在不适于使要求稿强度和高精度的金属部件等钢产品成型的局限性。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于，提供如下用于三维打印机的供应原料的含金属粉末组成物、将其作为原料的三维打印方法及三维打印装置：利用含有金属粉末的原料执行三维打印，从而能够成型出机械物理性优秀且要求高精度的金属产品。
并且，本发明的目的在于提供如下的含金属粉末的组成物：能够保障借助三维打印而成型的金属产品的机械物理性。
并且，本发明的目的在于提供如下的三维打印方法及三维打印装置：利用含金属粉末的原料而执行三维打印，从而能够成型出机械物理性优秀且要求高精度的金属产品成型。
技术方案
为了实现上述目的，根据本发明的三维打印用含金属粉末组成物是被用作供应至三维打印机的挤出头的原料的含金属粉末组成物，其特征在于，通过将金属粉末和高分子粘合剂混炼，并粉碎及粒化而形成。
此时，所述金属粉末可以相当于具有SUS-304L或SUS-316L的钢组成的奥氏体不锈钢金属粉末。
此时，所述金属粉末可以是由如下成分组成的奥氏体不锈钢金属粉末：C：0.03重量％以下；Si：1.0重量％以下；Mn：1.0重量％以下；Cr：18～20重量％；Ni：10～12重量％；Mo：0.2重量％以下；P：0.03重量％以下；S：0.03重量％以下；剩余Fe及其他不可避免的杂质。
此时，所述金属粉末可以是由如下成分组成的奥氏体不锈钢金属粉末：C：0.03重量％以下；Si：1.0重量％以下；Mn：1.5重量％以下；Cr：16～18重量％；Ni：11～14重量％；Mo：2～3重量％；P：0.03重量％以下；S：0.03重量％以下；剩余Fe及其他不可避免的杂质。
此时，所述高分子粘合剂可以包括结合剂、增塑剂及润滑剂。
此时，根据本发明的三维打印用含金属粉末组成物可以包括：90.0～94.0重量％的所述金属粉末；3.0～5.0重量％的所述结合剂；2.5～3.5重量％的所述增塑剂以及0.5～1.5重量％的所述润滑剂。
此时，所述结合剂可以相当于聚乙烯共聚物。
此时，所述增塑剂可以相当于石蜡。
此时，所述润滑剂可以相当于硬脂酸。
此时，根据本发明的三维打印用含金属粉末组成物可以通过如下方式制造：所述金属粉末和所述高分子粘合剂在170℃以上的温度下被混炼，并借助制粒机而被粒化为具有预定粒度的颗粒。
并且，为了实现上述目的，将根据本发明的含金属粉末组成物作为原料的三维打印方法的特征在于，包括如下步骤：原料准备步骤，将金属粉末和高分子粘合剂混炼、粉碎及粒化，从而准备含金属粉末组成物；原料供应步骤，将所述含金属粉末组成物供应至三维打印机的挤出头；层叠步骤，通过所述挤出头的喷嘴将熔融的含金属粉末组成物排出到板的表面而在所述板上层叠打印层；成型步骤，重复进行所述层叠步骤而以要印刷的对象的三维形状连续层叠所述打印层，从而使半成品成型；脱脂步骤，从在所述成型步骤中成型的半成品去除所述高分子粘合剂；以及烧结步骤，将在所述脱脂步骤中去除高分子粘合剂的半成品烧结并冷却，从而提取为具有要印刷的所述对象的三维形状的最终钢产品。
此时，所述原料准备步骤中，可以将所述金属粉末和高分子粘合剂混炼，并粒化为具有预定粒度的颗粒，从而准备含金属粉末组成物。
此时，所述金属粉末可以相当于具有SUS-304L或SUS-316L的钢组成的奥氏体不锈钢金属粉末。
此时，所述金属粉末可以相当于由如下成分组成的奥氏体不锈钢金属粉末：C：0.03重量％以下；Si：1.0重量％以下；Mn：1.0重量％以下；Cr：18～20重量％；Ni：10～12重量％；Mo：0.2重量％以下；P：0.03重量％以下；S：0.03重量％以下；剩余Fe及其他不可避免的杂质。
此时，所述金属粉末可以相当于由如下成分组成的奥氏体不锈钢金属粉末：C：0.03重量％以下；Si：1.0重量％以下；Mn：1.5重量％以下；Cr：16～18重量％；Ni：11～14重量％；Mo：2～3重量％；P：0.03重量％以下；S：0.03重量％以下；剩余Fe及其他不可避免的杂质。
此时，所述原料准备步骤中，可以将90.0～94.0重量％的所述金属粉末、3.0～5.0重量％的所述结合剂、2.5～3.5重量％的所述增塑剂以及所述润滑剂0.5～1.5重量％混炼、粉碎及粒化，从而准备所述含金属粉末组成物。
此时，所述结合剂是聚乙烯共聚物，所述增塑剂是石蜡，所述润滑剂可以相当于硬脂酸。
此时，所述原料准备步骤中，可以将所述金属粉末和所述高分子粘合剂在170℃以上的温度下被混炼。
此时，所述原料供应步骤中，可以将粒化所述含金属粉末组成物的颗粒熔融，然后通过加压喷射而供应至所述三维打印机的挤出头。
此时，所述原料供应步骤中，可以将粒化所述含金属粉末组成物的颗粒供应至所述三维打印机的挤出头，并利用在所述挤出头产生的热将所述颗粒熔融。
此时，所述脱脂步骤可以包括如下步骤：溶剂脱脂步骤，将所述半成品浸渍在溶剂中而去除所述高分子粘合剂中的所述增塑剂和润滑剂；热脱脂步骤，在所述溶剂脱脂步骤中加热半成品，从而去除所述高分子粘合剂中的所述结合剂。
此时，所述溶剂脱脂步骤中，可以将所述半成品在25～35℃的四氢呋喃或庚烷溶剂中浸渍24小时以上，从而去除所述增塑剂和润滑剂。
此时，所述热脱脂步骤中，可以在氮气氛下阶段性地升温至500℃的同时加热所述半成品，从而去除所述结合剂。
此时，所述烧结步骤可以包括如下步骤：普通烧结步骤，在真空气氛下阶段性地升温至1,000℃的同时加热所述半成品；热等静压烧结步骤，在1,000至1,200bar的氩气氛下，阶段性地升温至1,350℃后，在1,350℃下维持1至3小时而加热所述半成品；冷却步骤，将所述半成品冷却至常温而提取最终钢产品。
此时，将根据本发明的含金属粉末组成物作为原料的三维打印方法还可以包括如下步骤：预烧结步骤，将在所述脱脂步骤中去除所述高分子粘合剂的半成品在真空气氛下阶段性地升温至900℃的同时进行加热。
并且，为了实现上述目的，将根据本发明的含金属粉末组成物作为原料的三维打印装置的特征在于，包括：原料供应部，从外部接收含金属粉末组成物，并将接收的含金属粉末组成物喷射；第一移送管部，将从所述原料供应部喷射的含金属粉末组成物移送；三维打印部，将从所述第一移送管部接收的含金属粉末组成物排出而以要印刷的对象的三维形状连续层叠打印层，从而使半成品成型；脱脂部，从在所述三维打印部成型的半成品去除粘合剂；以及烧结部，将在所述三维打印部成型的半成品烧结。
此时，所述原料供应部可以包括：漏斗部，从外部接收含金属粉末组成物；桶部，具有与所述漏斗部连接的移送通道；喷射单元，位于所述桶部内部，并将桶部内部的含金属粉末组成物喷射；加热部，加热所述桶部内部的含金属粉末组成物；以及口模部，连接所述桶部和所述第一移送管部。
此时，所述第一移送管部可以具有将在所述第一移送管部内部移动物质加热的加热线圈部。
此时，所述三维打印部可以包括：第一轴引导件；第二轴引导件；第三轴引导件；多个托架，能够在所述第一轴引导件、第二轴引导件及第三轴引导件沿着轴移动；多个支撑轴，与所述托架连接；移动部，与多个所述支撑轴连接；挤出头，固定于所述移动部而将供应的含金属粉末组成物挤出；喷嘴，将挤出的所述含金属粉末组成物排出。
此时，所述三维打印部可以包括：第一轴引导件；第二轴引导件；第三轴引导件；多个传送带，分别固定于所述第一轴引导件、第二轴引导件及第三轴引导件，并与所述第一轴引导件、第二轴引导件及第三轴引导件平行；多个托架部，能够随着多个所述传送带移动；多个支撑轴，与所述托架连接；移动部，与多个所述支撑轴连接；挤出头，固定于所述移动部而将供应的含金属粉末组成物挤出；喷嘴，将挤出的所述含金属粉末组成物排出。
此时，所述支撑轴能够相对于所述托架而进行铰链运动，所述支撑轴能够相对于所述移动部而进行铰链运动。
此时，所述脱脂部可以包括从所述半成品提取粘合剂的溶剂脱脂部。
此时，所述脱脂部还可以包括：热脱脂部，在真空或惰性气体气氛下执行脱脂，所述热脱脂部包括：腔室部；真空装置，减少所述腔室部内的压力；气氛气体装入装置，将气氛气体装入所述腔室部内部；温度调节部，调节所述腔室部的温度。
此时，所述烧结部可以包括：烧结腔室部；烧结真空装置，减少所述烧结腔室部内的压力；烧结气氛气体装入装置，将气氛气体装入所述烧结腔室部内部；烧结温度调节部，调节所述烧结腔室部的温度。
此时，所述原料供应部可以将所述含金属粉末组成物以混炼金属粉末和粘合剂的颗粒形态供应至原料供应部，所述粘合剂包括结合剂、增塑剂、润滑剂及表面活性剂。
并且，为了实现上述目的，根据本发明的另一实施例的将含金属粉末组成物作为原料的三维打印装置的特征在于，包括：底板；移动部，可移动地设置在所述底板的上部；挤出头，设置于所述移动部的一侧，并在所述底板上排出包含金属粉末和粘合剂的含金属粉末组成物而以要印刷的对象的三维形状连续层叠打印层，从而使半成品成型；原料供应部，向所述挤出头供应所述含金属粉末组成物；脱脂部，从所述半成品去除所述粘合剂；烧结部，将去除所述粘合剂的半成品烧结而提取具有要印刷的对象的三维形状的完成品。
此时，所述原料供应部可以将所述含金属粉末组成物以丝(Filament)形态供应至所述挤出头。
此时，所述原料供应部可以包括：加热部，将从外部投入的所述含金属粉末组成物加热而使其熔融；活塞部，将借助所述加热部熔融的含金属粉末组成物加压而喷射；加压部，向所述活塞部传递压力；引导部，将从所述加热部排出的含金属粉末组成物向所述挤出头以丝形态连续供应。
此时，所述加压部可以将气压传递至所述活塞部。
此时，所述原料供应部可以将含金属粉末组成物以混炼所述金属粉末和粘合剂的颗粒(Pellet)形态供应至所述挤出头。
此时，所述粘合剂可以包括结合剂、增塑剂、润滑剂及表面活性剂。
此时，原料可以是如下的含金属粉末组成物：将金属粉末和高分子粘合剂混炼并粒化为具有预定粒度的颗粒(Pellet)。
此时，所述金属粉末可以相当于具有SUS-304L或SUS-316L的钢组成的奥氏体不锈钢金属粉末。
此时，所述金属粉末可以相当于由如下成分组成的奥氏体不锈钢金属粉末：C：0.03重量％以下；Si：1.0重量％以下；Mn：1.0重量％以下；Cr：18～20重量％；Ni：10～12重量％；Mo：0.2重量％以下；P：0.03重量％以下；S：0.03重量％以下；剩余Fe及其他不可避免的杂质。
此时，所述金属粉末可以相当于由如下成分组成的奥氏体不锈钢金属粉末：C：0.03重量％以下；Si：1.0重量％以下；Mn：1.5重量％以下；Cr：16～18重量％；Ni：11～14重量％；Mo：2～3重量％；P：0.03重量％以下；S：0.03重量％以下；剩余Fe及其他不可避免的杂质。
此时，所述原料准备步骤中，可以将90.0～94.0重量％的所述金属粉末、3.0～5.0重量％的所述结合剂、2.5～3.5重量％的所述增塑剂以及0.5～1.5重量％的所述润滑剂混炼、粉碎及粒化，从而准备所述含金属粉末组成物。
此时，所述结合剂是聚乙烯(Polyethylene)共聚物，所述增塑剂是石蜡(Paraffinwax)，所述润滑剂可以相当于硬脂酸(Stearic acid)。
有益效果
根据本发明，具有如下效果：通过利用含有金属粉末的原料而执行三维打印，从而能够使机械物理性优秀且要求高精度的金属产品成型。
并且，根据本发明，具有提供如下的含有金属粉末的原料和利用此的三维打印方法及三维打印装置的效果：能够保障通过三维打印成型的金属产品的机械物理性。
附图说明
图1是用于说明利用根据本发明的含金属粉末的组成物而执行三维打印的概念的图。
图2是用于说明将根据本发明的含金属粉末组成物作为原料的三维打印方法的流程图。
图3是用于更详细地说明在图2中示出的将根据本发明的含金属粉末组成物作为原料的三维打印方法中的脱脂、预烧结及烧结步骤的流程图。
图4是用于说明将根据本发明的含金属粉末组成物作为原料的三维打印方法的脱脂、烧结及冷却区间中的随时间的温度变化的图形。
图5是用于说明根据本发明的三维打印装置的构成的概念图。
图6是根据本发明的三维打印装置的原料供应部的侧剖面图。
图7是用于说明根据本发明的三维打印装置的三维打印部的实施例的图。
图8是用于说明驱动根据本发明的三维打印装置的三维打印部的移动部的构成的第一实施例的图。
图9是用于说明驱动根据本发明的三维打印装置的三维打印部的移动部的构成的第二实施例的图。
图10是用于说明驱动根据本发明的三维打印装置的三维打印部的移动部的构成的第三实施例的图。
图11是用于说明根据本发明的三维打印装置的挤出头和移动部的具体构成的图。
图12是用于说明根据本发明的三维打印装置的脱脂部和烧结部的图。
图13是根据金属粉末含量比较三维打印产品的烧结前后的收缩程度的图形。
具体实施方式
参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明的话如下。在对本发明的详细说明之前，以下说明的本说明书及权利要求书中使用的术语或词语不应限定为通常或词典上的含义而得到解释。因此，本说明书中记载的实施例和附图中示出的构成仅仅是本发明的最优实施例，不代表本发明的所有技术思想，因此，应当理解，在本发明的申请观点中，可以存在多种等同物和变形例。
图1是用于说明利用根据本发明的含金属粉末组成物30和三维打印装置10执行三维打印的概念的图。参照图1，根据本发明的含金属粉末组成物30通过如下方法制造：将金属粉末20a和高分子粘合剂20b通过混炼器(捏合器(Kneading machine))500高温均质地混炼，并利用粉碎机或者制粒机进行粉碎及粒化成具有预定粒度的颗粒(Pellet)。通过上述方法制造的含金属粉末组成物30作为在三维打印装置10中以三维印刷方式层叠而制造钢产品的供应原料，被供应至三维打印部200的挤出头210。在此，含金属粉末组成物30优选借助原料供应部100而被熔融及加压喷射而供应至所述挤出头210，以能够被顺利地供应至三维打印部200的挤出头210。供应至挤出头210的含金属粉末组成物30以与热熔粘合剂枪(gun)类似的方式排出到底板250的表面，使印刷层以要印刷的对象的3维形状连续层叠，从而形成半成品40。如上所述地成型的半成品40在脱脂部300借助于溶剂及热脱脂方式而被去除高分子粘合剂成分，并在烧结部400以高温烧结后冷却至常温，从而完成提取为作为高密度的金属烧结体的最终钢产品50的过程。
如上所述，为了通过三维打印方式成型出高强度的钢产品，本发明中如上所述作为三维打印的原料公开将金属粉末利用高分子粘合剂凝聚的组成物。尤其，为了制造上述的组成物，在本发明中，作为金属粉末而利用将具有SUS-304L或者SUS-316L的钢组成的奥氏体不锈钢粉末化的金属粉末。
奥氏体不锈钢的别名为Cr-Ni系不锈钢，通过在Fe中添加Cr和Ni而形成。奥氏体不锈钢的主要成分为Fe、Cr、Ni，除此之外具有下表1中示出的各种添加物。
下表1中示出为了制造本发明中的三维打印用含金属粉末组成物而使用的作为金属粉末的成分的奥氏体不锈钢的优选示例，本发明的实施形态不限于该示例。
[表1]
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碳(C)：0.03重量％以下
碳(C)与为了改善耐蚀性而添加的铬(Cr)反应而在晶界作为铬(Cr)的碳化物析出(precipitate chromium carbide in the grain boundary)，因此可能导致耐蚀性降低。因此，碳(C)的含量越小越好，如果碳(C)为0.03重量％以下，则不会明显导致耐蚀性降低。因此，碳(C)的含量优选0.03重量％以下。
硅(Si)：1.0重量％以下
硅(Si)是在脱氧时有效的元素，且在熔制步骤中添加。但是如果含有过多，则脱脂及烧结后提取的钢产品硬化(causes hardening of the stainless steel sheet)，存在柔性降低(decrease ductility)的情形，因此硅(Si)的含量优选1.0重量％以下。
锰(Mn)：1.5重量％以下
锰(Mn)与不可避免地混入的硫(S)结合，从而具有减少不锈钢中固溶的硫(S)的效果，并抑制硫(S)的晶界偏析(suppresses segregation of sulfur at the grainboundary)，因此是在防止脱脂及烧结后提取的钢产品的龟裂时(prevents cracking ofthe steel sheet during hot rolling)有效的元素。但是，即使添加超过1.5重量％，也几乎不会增加效果。相反，如果添加过多则导致成本上升。因此，锰(Mn)的含量优选1.5重量％以下。
镍(Ni)：10～14重量％
镍(Ni)是将奥氏体相稳定化的元素，并在制造奥氏体不锈钢时添加。此时，如果镍(Ni)的含量超过14重量％，则消耗过多的镍(Ni)而导致成本上升。因此，镍(Ni)的含量优选为14重量％以下。
钼(Mo)：3重量％以下
钼(Mo)是在抑制不锈钢的缝隙腐蚀等局部腐蚀时有效的元素。因此，在钢产品用在恶劣环境的情况下，钼(Mo)的添加是有效的。但是，如果添加超过3重量％，则不锈钢脆化(embrittlement)而存在生产性降低的情形，并由于消耗过多的钼(Mo)而导致成本上升，因此，钼(Mo)的含量优选为3重量％以下。
磷(P)：0.03重量％以下
磷(P)会导致柔性降低，因此优选含量低，但是如果为0.03重量％以下，则不会显著地导致降低柔性。因此，磷(P)的含量优选为0.03重量％以下。
硫(S)：0.03重量％以下
硫(S)是与锰(Mn)结合而形成硫化锰(MnS)而降低耐蚀性的元素，并且优选含量低，但是如果为0.03重量％以下，则不会显著地降低耐蚀性。因此，硫(S)的含量优选为0.03重量％以下。
其余为铁(Fe)及必可避免的杂质。
本发明中，具有表1的组成1或组成2的成分以及含量比的奥氏体不锈钢金属粉末优选利用粒子直径(D50)大小为9.5～11μm的金属粉末。并且，为了提高作为最终完成品的钢产品的密度，并由于粉末的表面积小而能够使高分子粘合剂的含量减少且使脱脂能够顺利地进行，不仅如此，还为了在烧结时能够维持均匀的收缩，奥氏体不锈钢金属粉末优选使用粉末化成球形的金属粉末。奥氏体不锈钢金属粉末可以通过如下的喷雾工序而制造：将液体化(过热)的奥氏体不锈钢金属流飞散成微细的液滴(dropler)，然后冷却为粒子直径为(D50)9.5～11μm的球形固体粒子。
以组成1或组成2的成分及含量比组成，且球形粉末化为9.5～11μm的粒子直径(D50)的奥氏体不锈钢金属粉末与包含结合剂、增塑剂及润滑剂的高分子粘合剂混炼。此时，相对于含金属粉末组成物的整体重量，奥氏体金属粉末可以以90.0～94.0的重量％被包含，高分子粘合剂可以以6.0～10.0重量％被包含。如果奥氏体不锈钢金属粉末相对于含金属粉末组成物的整体重量不足90.0重量％，则大量的高分子粘合剂通过后述的脱脂工序而被去除，导致半成品40的形状无法维持要印刷的对象的三维形状，并且如果超过94.0重量％，则高分子粘合剂被添加得少，从而无法确保作为用于进行三维打印的供应原料的凝聚力。
结合剂作为由于粉末化为球形的奥氏体不锈钢金属粉末之间的结合力较低而为了在三维打印过程中确保所需的凝聚力而添加的主链(backbone)粘合剂，可以包括从由聚苯乙烯(Polystyrene)、聚乙烯(Polyethylene)、聚丙烯(polypropylene)、乙烯乙酸乙烯酯(Ethylene-vinylacetate)、乙烯丙烯酸乙酯(Ethylene-ethylacrylate)、甲基丙烯酸甲酯(Methal-methacrylate)、丁基丙烯酸甲酯(Butyl-methacrylate)组成的组中选择的一种以上的共聚物。尤其，作为添加到奥氏体金属粉末的结合剂，优选为聚乙烯共聚物，聚乙烯共聚物在高温下被去除，并且使经过热脱脂工序的钢产品维持形状。所述聚乙烯共聚物优选相对于含金属粉末组成物总重量而被包含3至5重量％。
增塑剂是被添加到由奥氏体不锈钢金属粉末和结合剂的结合而凝聚的组成物而在三维打印时使成型加工变得容易的有机物质，可以使用微晶蜡(Microcrystallinewax)、石蜡(Paraffin wax)、褐煤蜡(Montan wax)等。尤其，本发明中，作为增塑剂而添加能够在较低的低温下也能够降低高分子粘合剂之间的结合力而提高柔性的石蜡(ParaffinWax)。所述石蜡优选相对于含金属粉末组成物整体重量而被包含2.5至3.5重量％。
润滑剂是为了含金属粉末组成物在原料供应器内熔融后加压喷射时使表面光滑度提高从而使经过供应引导管的向三维打印机200的挤出头210的供应顺利进行而添加的成分，其可以利用硬脂酸(Stearic acid)、油酸(Oleic acid)、棕榈酸(Palmitic acid)、亚麻酸(Linolenic acid)等，但是，本发明中添加硬脂酸。所述硬脂酸优选相对于含金属粉末组成物总重量而被包含0.5至1.5重量％。
将具有上述的组成1或组成2的成分及含量比的奥氏体不锈钢金属粉末和高分子粘合剂在被包含于高分子粘合剂的作为结合剂的聚乙烯共聚物能够完全熔融的温度即170℃的高温下均匀地混炼1小时后，将其冷却至常温。如上所述地加热混炼后，将冷却的混合物在粉碎机或制粒机中粉碎并粒化为具有预定粒度的颗粒(Pellet)，从而最终制造含金属粉末组成物。
以下，对于将上述含金属粉末组成物作为原料而以三维打印方式制造钢产品的方法进行具体的说明。
图2是用于说明将根据本发明的含金属粉末组成物作为原料的三维打印方法的流程图。
参照图2，将根据本发明的含金属粉末组成物作为原料的三维打印方法如下，首先将金属粉末和高分子粘合剂混炼后，将其粉碎及粒化而准备含金属粉末组成物(原料准备步骤；S100)。在所述S100步骤中，作为含金属粉末组成物的原料的金属粉末优选使用具有上述的组成1或组成2的成分及含量比的SUS-304L或SUS-316L奥氏体不锈钢金属粉末。在所述原料准备步骤S100中，将金属粉末和高分子粘合剂均质地混炼后，将其冷却至常温。此时，为了使被包含于高分子粘合剂的作为结合剂的聚乙烯共聚物被熔融而与金属粉末均质地混炼，在聚乙烯高共聚物能够完全熔融的温度，170℃以上的高温下进行一小时的混炼工序。将如上所述地加热混炼后冷却的混合物利用粉碎机或制粒机粉碎并粒化为具有预定粒度的颗粒(Pellet)，从而制造在下述的三维打印工序中作为供应原料的含金属粉末组成物。
并且，将在原料准备步骤S100中准备的含金属粉末组成物供应至三维打印机300的挤出头210(原料供应步骤；S200)。在所述原料供应步骤S200中，为了使含金属粉末组成物30被顺利地供应至三维打印机300的挤出头210，优选借助原料供应器200熔融及加压喷射而供应至挤出头210。但是，根据情形，在所述原料供应步骤S200中，可以构成为，不经过将含金属粉末组成物粒化的颗粒熔融及加压喷射的原料供应器200，而直接向三位打印机300的挤出头210供应，并利用在挤出头310本身产生的热而使含金属粉末组成物颗粒熔融。
然后，通过三维打印机300的挤出头210的喷嘴而将在原料供应步骤S200中供应的熔融状态的含金属粉末组成物排出到板250，从而在底板250上层叠打印层(层叠步骤；S300)。重复进行上述的层叠步骤S300而将打印层连续层叠而形成具有要印刷的对象的三维形状，从而形成半成品40(成型步骤；S400)。在所述层叠步骤S300及成型步骤S400中，以如下方式使具有要印刷的对象的立体三维形状的半成品40成型：三维打印机300的挤出头相对于板330的上表面而沿X轴及Y轴移动，并将熔融的含金属粉末组成物排出而层叠一个打印层，并沿Z轴上升一层后，如上所述地再次沿X轴和Y轴移动而层叠下一打印层，然后再次沿Z轴上升一层并连续打印。
并且，将在所述成型步骤(S400)中通过三维打印完成成型的半成品40移送至脱脂器300，并在脱脂器300内进行加热而去除半成品40内含有的高分子粘合剂成分(脱脂步骤；S500)。更为具体地，如图3所示，所述脱脂步骤S500中的脱脂(Debinding)工序以如下工序按步骤执行：将借助三维打印而成型的半成品40浸渍在溶剂中而将被包含于高分子粘合剂的作为增塑剂的石蜡和作为润滑剂的硬脂酸以溶剂脱脂方式去除(溶剂脱脂步骤；S510)；以及将完成溶剂脱脂的半成品40阶段性地加热而将高分子粘合剂中包含的作为结合剂的聚乙烯共聚物以热脱脂方式去除(热脱脂步骤；S530)。首先，在对应于脱蜡(Dewaxing)工序的溶剂脱脂步骤S510中，将通过三维打印完成成型的半成品40浸渍于四氢呋喃(Tetrahydrofuran)或庚烷(Heptane)溶剂中，从而使半成品40中含有的高分子粘合剂中的石蜡和硬脂酸溶解于四氢呋喃(Tetrahydrofuran)或庚烷(Heptane)溶剂中，从而第一次去除。此时，溶剂的温度为25～35℃，并进行24小时以上的溶剂脱脂工序。如果溶剂的温度小于25℃，则由于从半成品40急速去除石蜡和硬脂酸，从而容易在半成品40产生裂纹(Crack)。如果溶剂的温度超过35℃，则在预定时间石蜡和硬脂酸从半成品40去除的速度(去除率)降低，从而在后述的热脱脂工序中，随着残留的石蜡和硬脂酸被快速去除，容易在半成品40产生裂纹(Crack)，并且为了达到目标去除率而存在需要长时间的溶剂脱脂工序的问题。并且，如果在25～35℃的溶剂中使半成品40浸渍不足24小时，则导致石蜡和硬脂酸被去除的速度(去除率)降低而导致残留的石蜡和硬脂酸在热脱脂工序中被快速去除，从而在半成品40可能产生裂纹(Crack)。
在完成溶剂脱脂步骤S510后，进行加热半成品40的热脱脂步骤S530，从而将不溶于四氢呋喃(Tetrahydrofuran)或庚烷(Heptane)溶剂中的作为高分子粘合剂的结合剂成分的聚乙烯共聚物去除。在所述热脱脂步骤S530中，将在溶剂脱脂步骤S510中未去除而残留于半成品40的余量的石蜡和硬脂酸一同去除。用于从半成品40去除高分子粘合剂的热脱脂步骤S530中的加热过程的升温速度较为重要。因此，如图4所示的脱脂区间内的随时间的温度图形，阶梯性地升温至500℃后，对于石蜡、硬脂酸、聚乙烯共聚物各自被去除的温度区间，将升温速度保持地较低，且将温度维持时间设定为较长，从而石蜡、硬脂酸及聚乙烯共聚物能够从半成品40更为有效地被去除。进行热脱脂步骤S530的总需要时间优选40小时以上，为了尽可能防止半成品40中含有的奥氏体不锈钢金属被氧化，优选在氮(N2)氛围下进行热脱脂。
为了进行后述的烧结步骤S700，在将经过脱脂步骤S500的半成品移送至烧结炉400之前，可以进行预烧结步骤(预烧结步骤；S600)。在预烧结步骤S600中，在真空气氛下阶段性地升温至900℃的同时将去除高分子粘合剂的半成品40加热而进行第一次预烧结。在真正烧结之前，执行预烧结步骤S600的理由为，经过脱脂步骤S500的半成品40为高分子粘合剂被全部去除的不稳定的状态，因此难以进行用于移送至烧结炉400的处理。在预烧结步骤S600中第一次预烧结的半成品40相比于经过脱脂步骤S500之后的半成品40，产生收缩率约为0.5至1.0％的微细的体积收缩。在不移送半成品40的情况下脱脂步骤S500和烧结步骤S600在一个场所进行时，可以省略将半成品第一次预烧结的预烧结步骤S600。
在脱脂步骤S500中，被去除高分子粘合剂的半成品40在烧结炉400经过烧结(Sintering)工序而以作为烧结体的最终钢产品50被提取(烧结步骤；S700)。在烧结工序中，可以使用普通烧结、加压烧结、热等静压烧结中的任意一种烧结方式，或者组合这些烧结方式的烧结方式。具体地，本发明中依次进行图3所示的普通烧结和热等静压烧结，从而对半成品40进行烧结。首先，对于经过脱脂步骤S500或预烧结步骤S600的半成品40，在真空气氛下，阶段性地升温加热至1,000℃而进行普通烧结(普通烧结步骤；S710)。在进行普通烧结至1,000℃之后，在1,000至1,200bar的压力下，且在氩(Ar)气氛下阶段性地升温至1,350℃，并进行热等静压烧结(热等静压烧结步骤；S730)。尤其，在热等静压烧结步骤S730中，在氩(Ar)气氛下升温至1,350℃后，在1,350℃温度下维持1至3小时而进行烧结过程。热等静压烧结步骤S730是为了提高半成品40的物理、机械特性而实施的工序，并且为了防止在半成品40的奥氏体不锈钢中包含的铬(Cr)和镍(Ni)成分的挥发，利用氩(Ar)等惰性气体以各向同性加压及加热，从而能够得到均质且密度高的钢产品50。
在热等静压烧结步骤S730中，将完成烧结的半成品40冷却至常温而作为最终的钢产品50提取(冷却步骤；S750)。在所述冷却步骤S750中，与在先进行的热等静压烧结步骤S730类似地，为了防止被包含于半成品40的奥氏体不锈钢中的铬(Cr)和镍(Ni)成分的挥发，在氩(Ar)气氛进行冷却。
以下，对于将上述的含金属粉末组成物作为原料而以三维打印方式制造钢产品的装置进行具体的说明。
图5是用于说明根据本发明的三维打印装置的构成的概念图。
参照利用图1及图5中示出的利用根据本发明的含金属粉末组成物的三维打印装置10的构成图，利用含金属粉末组成物的三维打印装置10包括：原料供应部100，将由金属粉末20a和高分子粘合剂20b通过混炼器500均质地混合而构成的含金属粉末组成物30供应至三维打印部200的挤出头210；三维打印部200，将从所述原料供应部100供应的含金属粉末组成物30作为原料而以要印刷的对象的三维形状进行打印；脱脂部300，从由所述三维打印部200制造的半成品40去除粘合剂成分；烧结部400，将借助所述脱脂部300而去除粘合剂成分的半成品40烧结而提取完成品。
在本发明中，与金属粉末20a混炼而构成含金属粉末组成物30的高分子粘合剂20b可以包括结合剂、增塑剂、润滑剂及表面活性剂。
所述金属粉末20a可以相当于具有SUS-304L或SUS-316L的钢组成的奥氏体不锈钢金属粉末。本发明中，所述金属粉末20a可以相当于由如下成分组成的奥氏体不锈钢金属粉末：C：0.03重量％以下；Si：1.0重量％以下；Mn：1.0重量％以下；Cr：18～20重量％；Ni：10～12重量％；Mo：0.2重量％以下；P：0.03重量％以下；S：0.03重量％以下；剩余Fe及其他不可避免的杂质。本发明中所述金属粉末20a可以相当于由如下成分组成的奥氏体不锈钢金属粉末：C：0.03重量％以下；Si：1.0重量％以下；Mn：1.5重量％以下；Cr：16～18重量％；Ni：11～14重量％；Mo：2～3重量％；P：0.03重量％以下；S：0.03重量％以下；剩余Fe及其他不可避免的杂质。
本发明中，可以将金属粉末20a以90.0～94.0重量％，将结合剂以3.0～5.0重量％，将增塑剂2.5～3.5重量％，将润滑剂以0.5～1.5重量％混炼、粉碎及粒化而准备所述含金属粉末组成物30。本发明中，所述结合剂是聚乙烯(Polyethylene)共聚物、所述增塑剂是石蜡(Paraffin wax)、所述润滑剂可以相当于硬脂酸(Stearic acid)。
如上所述，根据本发明的三维打印装置10包括：原料供应部100，从外部接收包含高分子粘合剂20b的含金属粉末组成物30，并将接收的含金属粉末组成物30喷射；第一移送管部190，将从所述原料供应部100喷射的含金属粉末组成物30移送；三维打印部200，将从所述第一移送管接收的含金属粉末组成物30排出而以要印刷的对象的三维形状连续层叠打印层而使半成品40成型；脱脂部300，从在所述三维打印部200成型的半成品40去除粘合剂；以及烧结部400，将在所述三维打印部200成型的半成品40烧结。
图6是根据本发明的三维打印装置的原料供应部100的侧剖面图。本发明的原料供应部100包括：漏斗部110，从外部接收作为原料的含金属粉末组成物30；桶部140，具有与所述漏斗部11连接的移送通道；喷射单元130，位于所述桶部140内部，并使桶部140内部的含金属粉末组成物30喷射；加热部150，将所述桶部140内部的含金属粉末组成物30加热；口模(die)部180，连接所述桶部140和所述第一移送管部190；供应管部170，连接所述桶部140和所述口模部180；驱动部120，驱动所述喷射单元130；以及支撑部141，支撑所述桶部140等。
优选地，所述喷射单元130是螺杆部，所述驱动部120是提供动力而使所述螺杆部进行旋转运动和/或直线运动的装置，优选为能够左右移动的驱动马达或者能够使转子部左右移动的驱动马达。或者，所述喷射单元130可以是活塞形态。
将所述含金属粉末组成物30以混炼金属粉末20a和高分子粘合剂20b的颗粒(Pellet)形态供应至原料供应部100，所述粘合剂20b优选包括结合剂、增塑剂、润滑剂及表面活性剂。作为如上所述的金属粉末20a与高分子粘合剂20b的混炼体的颗粒形态的含金属粉末组成物30通过所述漏斗部110而流入所述桶部140，在桶部140受热，并借助所述喷射单元130或螺杆部而通过所述供应管部170及所述口模部180被移送至第一移送管部190。
优选地，所述口模部180具有内径从所述供应管部170侧减小的形态的通道。
另外，如上所述地从原料供应部100的桶部140喷射的含金属粉末组成物30通过所述第一移送管部190而被移送。所述第一移送管部190在所述第一移送管部190内部具有对移动的物质加热的加热线圈部191，从而使所述喷射的含金属粉末组成物30在移送过程中不被固化，并维持最优的状态直到从三维打印部200排出。优选地，还可以配备如下的实现温度设定及反馈控制的模块：可以测量所述加热线圈部191的温度，并基于测量的温度值根据含金属粉末组成物30而在预设的温度范围内调节所述第一移送管部190内部的含金属粉末组成物30的温度。
另外，图7是用于说明根据本发明的三维打印装置的三维打印部200的实施例的图。如图3所示，所述三维打印部200包括：第一轴引导件251；第二轴引导件252；第三轴引导件253；能够在所述第一轴引导件251、第二轴引导件252及第三轴引导件253沿着轴移动的多个托架260；与所述托架260连接的多个支撑轴262；与所述多个支撑轴262连接的移动部230；固定于所述移动部230而将供应的含金属粉末组成物30挤出的挤出头210；将所述挤出的含金属粉末组成物30排出的喷嘴210a。
具体地，所述装置中，第一轴引导件251、第二轴引导件252及第三轴引导件253垂直地支撑于底板250，在所述第一轴引导件251、第二轴引导件252及第三轴引导件253的上侧配备有将这些引导件支撑的上部板254。
在第一轴引导件251、第二轴引导件252及第三轴引导件253分别配备有能够沿所述引导件而直线运动的托架260，托架260通过连接部261连接于各自的支撑轴262。优选地，在所述连接部261内置有各个步进马达，各个步进马达从计算装置的控制部(未示出)接收位置值而使所述托架260上下直线运动，以使各个托架260位于目标垂直位置。
并且，所述支撑轴262能够相对于所述托架260进行铰链运动，所述支撑轴262能够相对于所述移动部230而进行铰链运动。由于如上所述的能够在3轴移动的3个托架及能够相对于托架而进行旋转运动，优选铰链运动的支撑轴262，可铰链运动地连接有支撑轴262的移动部230能够移动至计算装置所指定的三维位置。
在如上所述的移动部230结合有挤出头210及喷嘴210a，半流动状态的含金属粉末组成物30能够借助喷嘴210a喷射而排出。
另外，所述第一移送管部190能够通过配备于所述上部板254的管连接部270而连接于第二移送管部280。在第二移送管部280也可以配备有热源装置，以使含金属粉末组成物30能够维持半流动状态。
图8是用于说明驱动根据本发明的三维打印装置的三维打印部200的移动部230的构成的第一实施例的图。
图8详细示出与第一轴引导件251连接的构成要素。第二轴引导件252及第三轴引导件253也可以与这样的第一轴引导件251类似地构成。
如图8所示，第一轴引导件251可以由2个以上的杆构成。托架260能够沿着第一轴引导件251而进行上下往复运动，如上所述的托架260的运动借助内置于所述连接部261内部的驱动单元而得到驱动。
另外，支撑轴262构成为能够相对于所述连接部261或所述托架260进行铰链运动的形态的2个以上的杆。
图9是用于说明驱动根据本发明的三维打印装置的三维打印部200的移动部230的构成的第二实施例的图。
图9详细示出与第一轴引导件251连接的构成要素。第二轴引导件252及第三轴引导件253也可以与上述的第一轴引导件251类似地构成。
如图9所示，在第一轴引导件251可以配备有引导件突出部251.1，托架260形成有能够与所述引导件突出部251.1契合的形态的槽。在第二实施例中，在所述托架260的内部配备有步进马达，托架260是能够沿所述引导件突出部251.1而进行往复运动的形态。
如上所述的构成相比于第一实施例而可以实现更简化的形态的三轴控制。
图10是用于说明驱动根据本发明的三维打印装置的三维打印部200的移动部230的构成的第三实施例的图。
图10详细示出与第一轴引导件251连接的构成要素。第二轴引导件252及第三轴引导件253也可以与上述的第一轴引导件251类似地构成。
如图10所示，在第一轴引导件251的上侧配备有步进马达部291，在下侧配备有带轮部292，能够借助所述步进马达部291而进行传送运动的传送带293被所述带轮部292支撑。通过在如上所述的构成中驱动步进马达部291，能够使固定于所述传送带293的托架部294进行上下往复运动，因此，能够在托架部294铰链运动的支撑轴262进行移动。
图11是用于说明根据本发明的三维打印装置的挤出头210和移动部230的具体构成的图。下文中说明的具体构成中，除了与喷嘴相关的构成，可以布置于挤出头210内部。
如上所述，三维打印部200将从所述第一移送管部190接收的含金属粉末组成物30排出而并以要印刷的对象的三维形状连续层叠打印层而使半成品40成型。
优选地，所述排出形态优选挤出(Extrusion)形态，以下对于用于实现如上所述的挤出形态的所述移动部230、挤出头210及喷嘴210a部的内部构成进行说明。
本发明中，所述三维打印部200包括：挤出器步进马达232；第一齿轮部233，连接于所述挤出器步进马达232的旋转轴；第二齿轮部234，与所述第一齿轮部233契合，并具有大于所述第一齿轮部233的直径，且在旋转中心配备有挤出辊235；挤出轴承236，当所述第二齿轮部234旋转时，在所述第二齿轮部234的相反侧支撑含金属粉末组成物30的同时旋转；挤出供应部237，将借助所述挤出辊235和所述挤出轴承236挤出的含金属粉末组成物30移送至喷嘴210a侧。
布置于所述移动部230与挤出头210的内部并使含金属粉末组成物30移动的移动流路231形成于所述移动部230及挤出头210的内部，且与外部的第二移送管部280连接。
如上所述的构成中，如果所述挤出器步进马达232旋转，则导致挤出辊235旋转，并借助于挤出辊235的旋转而使移动流路231内部的含金属粉末组成物30被挤出，从而通过挤出供应部237及喷嘴210a而被挤出到外部。
所述三维打印部200还包括：喷嘴温度测量部210c，测量所述喷嘴210a的温度；喷嘴加热器210b，基于通过所述喷嘴温度测量部210c测量的温度值而加热喷嘴210a。通过调节如上所述的端部侧的含金属粉末组成物30的温度，可以在最佳的温度范围下将含金属粉末组成物30排出到外部，这在包括金属粉末20a和高分子粘合剂20b的本发明中，能够确保优秀的产品耐久性。
另外，图12是用于说明根据本发明的三维打印装置10的脱脂部300和烧结部400的图。如图12所示，所述脱脂部300包括从所述半成品40提取粘合剂20b的溶剂脱脂部300。
溶剂脱脂部300是提取借助三维打印部200形成的半成品40中混合的粘合剂物质，例如石蜡和SA粘合剂的装备。
另外，所述脱脂部300还包括在真空或惰性气体气氛下执行脱脂的热脱脂部300，所述热脱脂部300包括：腔室部350；真空装置321，减少所述腔室部350内的压力；气氛气体装入装置322，将气氛气体装入所述腔室部内部；以及温度调节部340，调节所述腔室部的温度。
为了组成所述腔室部350内部的还原气氛，真空装置321是能够维持从初始大气气氛至高真空10-4torr的装备，如上所述的真空装置321包括扩散泵和/或旋转真空泵。
另外，气氛气体装入装置322是将组成所述腔室部350内部气氛的载气装入的装置。
另外，优选地，为了防止在脱脂区间脱脂的有机粘合剂进入真空泵或其他附属装置而引起故障，所述热脱脂部300还可以包括将气体状态的有机粘合剂捕集的作为冷阱(cold trap)的蜡阱器330。
并且，所述热脱脂部300包括：温度调节部340，用于调节腔室部350的温度而使腔室部350达到加热状态或冷却状态。
另外，所述烧结部400包括：烧结腔室部440；烧结真空装置410，减少所述烧结腔室部440内的压力；烧结气氛气体装入器420，将气氛气体装入所述烧结腔室部440内部；烧结温度调节部430，调节所述烧结腔室部440的温度。
相同地，为了组成所述烧结腔室部440内部的还原气氛，所述烧结真空装置410是可以维持从初始大气气氛到高真空10-4torr的装备，如上所述的真空装置包括扩散泵和/或旋转真空泵。
另外，烧结气氛气体装入器420是将组成所述烧结腔室部440内部气氛的载气装入的装置。
并且，所述烧结部400包括：烧结温度调节部430，用于调节烧结腔室部440的温度而使腔室部达到加热状态或冷却状态。
本发明中，可以使用所述热脱脂部300和烧结部400形成为一体型的装置。在此情况下，例如，借助热脱脂部300执行脱脂后，可以在另一作业设定值下执行烧结。
对根据本发明的另一实施例的三维打印装置进行说明。构成本发明的三维打印装置10的原料供应部100将均质地混合有金属粉末20a和粘合剂20b的含金属粉末组成物30供应至三维打印部200。本发明中，为了使含金属粉末组成物30以熔融的状态顺利地供应至三维打印部200的挤出头210，在连接于原料供应部100的第一移送管部190的外表面可以缠绕有加热线圈部191。另外，构成三维打印装置的三维打印部200包括：挤出头210，从原料供应部100接收含金属粉末组成物30而排出；移动部230，在一侧设置有挤出头210且被外部的控制系统(未示出)控制而在底板250的上部沿X/Y/Z轴方向移动；底板250，使从挤出头210排出的含金属粉末组成物30层叠。本发明中，挤出头210通过喷嘴210a将含金属粉末组成物30排出到底板250的表面，从而以要印刷的对象的三维形状连续层叠打印层，从而使半成品40成型。
另外，三维打印装置的原料供应部100存储从外部投入的含金属粉末组成物30，另外，包括：加热部150，对所述含金属粉末组成物30进行加热而使其熔融；喷射单元，将被加热部150熔融的含金属粉末组成物30加压而喷射。本发明中，喷射单元由空气压缩机(Aircompressor)构成，从而能够通过外部控制而利用气压将桶部140的含金属粉末组成物30喷射。
优选地，如图6所示，可以构成为如下方式的挤出器形态：在外周面形成有螺纹的螺杆方式的喷射单元借助从驱动部120传递的旋转力而进行旋转运动，因此在原料供应部100得到加热并存储的含金属粉末组成物30喷射到挤出头210。
并且，根据情形，三维打印装置10的原料供应部100可以构成为如下形态：将以金属粉末20a和粘合剂20b混炼而成的颗粒(Pellet)形态投入的含金属粉末组成物30通过喷射单元的旋转而投入到挤出头210侧。
三维打印部200将从原料供应部100供应的含金属粉末组成物30作为原料而以要印刷的对象的三维形状进行打印。更为具体地，观察三维打印部200的操作，如果从原料供应部100供应的含金属粉末组成物30被供应至挤出头210，则移动部230被外部的控制系统(未示出)控制而在底板250的上部沿X/Y/Z轴方向移动，设置于移动部230的一侧的挤出头210通过喷嘴210a将含金属粉末组成物30排出到底板250的表面，从而在底板250上连续层叠打印层，从而形成半成品40。
脱脂部300从借助三维打印部200制造的半成品40去除粘合剂20b。本发明中，脱脂部300可以利用溶剂脱脂、热脱脂或催化剂脱脂中的任意一种方式，或者组合这些方式的脱脂方式而从半成品40去除粘合剂成分。
烧结部400将借助脱脂部300去除粘合剂成分的半成品40烧结而提出作为最终产品的完成品50。本发明中，烧结部400可以利用普通烧结、加压烧结、热等静压烧结方法中的任意一种方式，或者组合这些方式的烧结方式而将去除粘合剂成分的半成品40烧结而提取完成品50。
对于将根据组成1(SUS-304L)或组成2(SUS-316L)的奥氏体不锈钢金属粉末相对于含金属粉末组成物整体重量而包含90.0～94.0重量％的情形而言，完成烧结/冷却工序后萃取的钢产品50相比于根据本发明而进行三维打印工序后成型的半成品40的收缩率如图13所示。参照图13，在根据组成1(SUS-304L)或组成2(SUS-316L)的奥氏体不锈钢金属粉末相对于含金属粉末组成物整体重量而被包含90.0重量％的情况下，表现出大约20至20.5％的收缩率，在以94.0重量％被包含的情况下，表现出大约15.5至16重量％的收缩率。可以确认，在根据组成1(SUS-304L)或组成2(SUS-316L)的奥氏体不锈钢金属粉末的含量相对于含金属粉末组成物整体重量而被包含90.0～94.0重量％的区间内，收缩率随着含金属粉末量变高而线性地减小。
如上所述，在附图和说明书中公开了最优实施例。本发明不限于上述的实施例，在不脱离本发明的思想的范围内，在本发明所属技术领域中具有基本知识的人能够进行多种变更和修改，本发明的真正的技术保护范围应根据权利要求书的技术思想而确定。

Claims (11)

1.一种三维打印装置，其特征在于，包括：
原料供应部，从外部接收将金属粉末和粘合剂混炼以颗粒形态供应且含90.0～94.0重量％的金属粉末的金属粉末组成物，并将接收的含金属粉末组成物喷射；
第一移送管部，将从所述原料供应部喷射的含金属粉末组成物移送；
三维打印部，将从所述第一移送管部接收的含金属粉末组成物排出而按照要印刷的对象的三维形状连续层叠打印层，从而使半成品成型；
脱脂部，从在所述三维打印部成型的半成品去除粘合剂；以及
烧结部，将在所述三维打印部成型的半成品烧结，
其中，所述三维打印部包括：
挤出器步进马达；
第一齿轮部，连接于所述挤出器步进马达的旋转轴；
第二齿轮部，与所述第一齿轮部契合，并具有大于所述第一齿轮部的直径，且在旋转中心配备有挤出辊；
挤出轴承，当所述第二齿轮部旋转时，在所述第二齿轮部的相反侧支撑含金属粉末组成物并旋转；以及
挤出供应部，将借助所述挤出辊和所述挤出轴承挤出的含金属粉末组成物移送至喷嘴侧。
2.如权利要求1所述的三维打印装置，其特征在于，
所述原料供应部包括：
漏斗部，从外部接收含金属粉末组成物；
桶部，具有与所述漏斗部连接的移送通道；
喷射单元，位于所述桶部内部，并将桶部内部的含金属粉末组成物喷射；
加热部，加热所述桶部内部的含金属粉末组成物；以及
口模部，连接所述桶部和所述第一移送管部。
3.如权利要求1所述的三维打印装置，其特征在于，
所述第一移送管部具有将在所述第一移送管部内部移动的含金属粉末组成物加热的加热线圈部。
4.如权利要求1所述的三维打印装置，其特征在于，
所述三维打印部包括：第一轴引导件；第二轴引导件；第三轴引导件；
多个托架，能够在所述第一轴引导件、第二轴引导件及第三轴引导件沿着轴移动；多个支撑轴，与所述托架连接；移动部，与多个所述支撑轴连接；挤出头，固定于所述移动部而将供应的含金属粉末组成物挤出；喷嘴，将挤出的所述含金属粉末组成物排出。
5.如权利要求1所述的三维打印装置，其特征在于，
所述三维打印部包括：第一轴引导件；第二轴引导件；第三轴引导件；多个传送带，分别固定于所述第一轴引导件、第二轴引导件及第三轴引导件，并与所述第一轴引导件、第二轴引导件及第三轴引导件平行；多个托架部，能够随着多个所述传送带移动；多个支撑轴，与所述托架连接；移动部，与所述多个支撑轴连接；挤出头，固定于所述移动部而将供应的含金属粉末组成物挤出；喷嘴，将挤出的所述含金属粉末组成物排出。
6.如权利要求4或5所述的三维打印装置，其特征在于，
所述支撑轴能够相对于所述托架而进行铰链运动，所述支撑轴能够相对于所述移动部而进行铰链运动。
7.如权利要求1所述的三维打印装置，其特征在于，
所述脱脂部包括从所述半成品提取粘合剂的溶剂脱脂部。
8.如权利要求7所述的三维打印装置，其特征在于，
所述脱脂部还包括：热脱脂部，在真空或惰性气体气氛下执行脱脂，
所述热脱脂部包括：腔室部；真空装置，减少所述腔室部内的压力；气氛气体装入装置，将气氛气体装入所述腔室部内部；温度调节部，调节所述腔室部的温度。
9.如权利要求1所述的三维打印装置，其特征在于，
所述烧结部包括：烧结腔室部；烧结真空装置，减少所述烧结腔室部内的压力；烧结气氛气体装入装置，将气氛气体装入所述烧结腔室部内部；烧结温度调节部，调节所述烧结腔室部的温度。
10.如权利要求1所述的三维打印装置，其特征在于，
所述粘合剂包括结合剂、增塑剂、润滑剂及表面活性剂。
11.如权利要求1所述的三维打印装置，其特征在于，
所述三维打印部还包括：喷嘴温度测量部，测量所述喷嘴的温度；喷嘴加热器，基于通过所述喷嘴温度测量部测量的温度值而加热喷嘴。
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