CN108778741A - 制造金属粘结和玻璃状粘结磨料制品的方法以及磨料制品前体 - Google Patents

制造金属粘结和玻璃状粘结磨料制品的方法以及磨料制品前体 Download PDF

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布赖恩·D·格斯
尼格斯·B·阿德弗里斯
托马斯·J·安德森
布赖恩·A·舒克拉
迈克尔·C·哈珀
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Abstract

本公开提供了制备玻璃状粘结磨料制品和金属粘结磨料制品的方法。磨料制品预成型件由增材制造子工艺制备，所述增材制造子工艺包括在约束区域中沉积散粉颗粒层并且经由传导或照射选择性加热以热处理散粉颗粒层的区域。所述散粉颗粒包括磨料颗粒和有机化合物颗粒，以及玻璃状粘结前体颗粒或金属颗粒。随后加热由增材制造产生的磨料制品预成型件，以提供玻璃状粘结磨料制品，其包括保留在玻璃状粘结材料中的磨料颗粒，或提供金属粘结磨料制品。另外，所述方法包括通过具有处理器的增材制造设备接收用于指定磨料制品的数据的数字对象，以及用所述制造设备生成所述磨料制品。

Description

制造金属粘结和玻璃状粘结磨料制品的方法以及磨料制品 前体
技术领域
本公开广义地涉及制备在金属粘结基质或玻璃状粘结基质中具有磨料颗粒的磨料制品的方法。
背景技术
传统上，通过压缩磨料颗粒(例如，金刚石、立方氮化硼、氧化铝、或SiC)、玻璃状粘结前体(例如，玻璃料、陶瓷前体)、任选的孔隙诱导剂(例如，玻璃泡、萘、压碎的椰子或核桃壳、或丙烯酸玻璃、或PMMA)和液体载体中的临时有机粘结剂(例如，酚醛树脂、聚乙烯醇、脲醛树脂或糊精的水溶液)的混合物来制备玻璃状粘结磨料制品(例如，磨轮、磨料段和磨石)。该磨料颗粒、玻璃状粘结前体和常见的孔隙诱导剂通常干混在一起。然后添加临时有机粘结剂溶液，以润湿磨粒混合物。然后将共混的混合物置于用脱模剂处理的硬化钢模具中。然后将填充的模具在压机中压缩以形成模制生坯。然后将生坯从模具中顶出，随后加热直至烧除临时有机粘结剂，并将玻璃状粘结前体转化为玻璃状粘结基质(在本领域中也称为“玻璃状粘结”和“玻璃状粘结剂”)。
传统上，金属粘结磨料制品通过混合磨料诸如金刚石、立方氮化硼(cBN)或其它磨粒与非熔融金属粉末(例如，钨、不锈钢或其它)、熔融金属粉末(例如，青铜或铜)或它们的组合而制成。可添加孔隙诱导剂、临时粘结剂和其它添加剂。然后将混合物引入已涂覆有脱模剂的模具中。然后将填充的模具在压机中压缩以形成模制生坯。然后将生坯从模具中顶出，随后在加热炉中于高温下加热以熔化金属组合物的一部分，或者向生坯中注入熔融金属。加热通常在惰性或还原气体(例如，氮气、氩气、氢气)或在真空下的合适受控气氛下完成。
这些制造方法存在许多缺点：每个磨料制品形状都需要特殊的模具；模具通常是昂贵的并且具有长的周转时间；任何设计变化都需要制造新模具；对于可模制的形状存在限制，具有底切或诸如冷却通道的内部结构的复杂形状通常是不可能的；模具磨损，并且每个模具具有可制造有限数量的单元；当模具填充有磨料混合物时，可能发生组分的分离，从而导致不均匀的磨料组分和密度变化，这易于看见并且可能使性能变化。此外，该工艺通常为手动的且劳动密集型。
在选择性激光烧结中，包含金属粉末和磨料的粉末层在惰性气氛封装件中以均匀的层铺展。在预定区域中，通过激光束将粉末加热，以将金属粉末加热至其烧结温度。传统激光烧结的缺点是需要高功率激光器(例如，在30瓦-150瓦的范围内)，并且需要在整个印刷过程中保持惰性气氛。
发明内容
在第一方面中，本公开提供了一种制备玻璃状粘结磨料制品的方法，该方法包括顺序步骤。步骤a)包括子工艺，顺序地包括：i)在约束区域中沉积散粉颗粒层；以及ii)通过传导或照射选择性地施加热量，以热处理散粉颗粒层的区域。散粉颗粒包括玻璃状粘结前体颗粒、磨料颗粒和有机化合物颗粒。散粉颗粒层具有基本上均匀的厚度。步骤b)包括独立地进行步骤a)多次以生成包含粘结粉末颗粒和剩余散粉颗粒的磨料制品预成型件。在每个步骤a)中，独立地选择散粉颗粒。步骤c)包括将基本上所有剩余散粉颗粒与磨料制品预成型件分离；以及步骤d)包括加热磨料制品预成型件，以提供包括被保留在玻璃状粘结材料中的磨料颗粒的玻璃状粘结磨料制品。
在第二方面，本公开提供玻璃状粘结磨料制品前体，该磨料制品前体包括由玻璃状粘结前体材料和有机化合物粘结在一起的磨料颗粒，其中玻璃状粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体的至少一种曲折冷却通道；或者至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体的至少一个弧形冷却通道。
在第三方面，本公开提供了制备金属粘结磨料制品的方法，该方法包括顺序步骤。步骤a)包括子工艺，顺序地包括：i)在约束区域中沉积散粉颗粒层；以及ii)通过传导或照射选择性地施加热量，以热处理散粉颗粒层的区域。散粉颗粒包括较高熔点金属颗粒、磨料颗粒和有机化合物颗粒。散粉颗粒层具有基本上均匀的厚度。步骤b)包括独立地进行步骤a)多次以生成包含粘结粉末颗粒和剩余散粉颗粒的磨料制品预成型件。在每个步骤a)中，独立地选择散粉颗粒。步骤c)包括将基本上所有剩余散粉颗粒与磨料制品预成型件分离。步骤d)包括将熔融的较低熔点金属注入磨料制品预成型件中，其中较高熔点金属颗粒中的至少一些在被熔融的较低熔点金属接触时不完全熔化。步骤e)包括硬化该熔融的较低熔点金属以提供金属粘结磨料制品。
在第四方面，本公开提供了制备金属粘结磨料制品的方法，该方法包括顺序步骤。步骤a)包括子工艺，顺序地包括：i)在约束区域中沉积散粉颗粒层；以及ii)通过传导或照射选择性地施加热量，以热处理散粉颗粒层的区域。散粉颗粒包括金属颗粒、磨料颗粒和有机化合物颗粒。散粉颗粒层具有基本上均匀的厚度。步骤b)包括独立地进行步骤a)多次以生成包含粘结粉末颗粒和剩余散粉颗粒的磨料制品预成型件，其中磨料颗粒预成型件具有预定形状。在每个步骤a)中，独立地选择散粉颗粒。步骤c)包括将基本上所有剩余散粉颗粒与磨料制品预成型件分离。步骤d)包括加热磨料制品预成型件以提供金属粘结磨料制品。
在第五方面，本公开提供了金属粘结磨料制品前体，其包括通过有机化合物材料粘结在一起的金属颗粒和磨料颗粒，其中金属粘结磨料制品前体还包括以下中至少一个：至少部分地延伸穿过金属粘结磨料制品前体的至少一个曲折冷却通道；以及至少部分地延伸穿过金属粘结磨料制品前体的至少一个弧形的冷却通道。
在第六方面，本公开提供了非暂态机器可读介质，其具有表示玻璃状粘结磨料制品的三维模型的数据，当由与3D打印机连接的一个或多个处理器访问时，使得3D打印机创建玻璃状粘结磨料制品的玻璃状粘结磨料制品前体。玻璃状粘结磨料制品前体包括由玻璃状粘结前体材料和有机化合物粘合在一起的磨料颗粒。玻璃状粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体的至少一个曲折冷却通道；或者至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体的至少一个弧形冷却通道。
在第七方面，本公开提供了一种方法，该方法包括从(例如，非暂态)机器可读介质检索表示玻璃状粘结磨料制品的3D模型的数据。玻璃状粘结磨料制品预成型件的玻璃状粘结磨料制品前体包括由玻璃状粘结前体材料和有机化合物粘合在一起的磨料颗粒。玻璃状粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体的至少一个曲折冷却通道；或者至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体的至少一个弧形冷却通道。该方法还包括通过一个或多个处理器来执行3D打印应用程序，该3D打印应用程序使用该数据与制造设备进行接口连接；以及由制造设备生成玻璃状粘结磨料制品前体的物理对象。
在第八方面，本公开提供了一种方法，该方法包括通过具有一个或多个处理器的制造设备接收包括指定玻璃状粘结磨料制品前体的多个层的数据的数字对象。玻璃状粘结磨料制品前体包括由玻璃状粘结前体材料和有机化合物粘合在一起的磨料颗粒。玻璃状粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体的至少一个曲折冷却通道；或者至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体的至少一个弧形冷却通道。该方法还包括利用制造设备通过增材制造工艺生成基于数字对象的玻璃状粘结磨料制品前体。
在第九方面，本公开提供了一种系统，其包括：显示器，该显示器显示玻璃状粘结磨料制品的3D模型；和一个或多个处理器，其响应于用户选择的3D模型，使得3D打印机创建玻璃状粘结磨料制品的玻璃状粘结磨料制品前体的物理对象。玻璃状粘结磨料制品前体包括由玻璃状粘结前体材料和有机化合物粘合在一起的磨料颗粒。玻璃状粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体的至少一个曲折冷却通道；或者至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体的至少一个弧形冷却通道。
在第十方面，本公开提供了非暂态机器可读介质，其具有表示金属粘结磨料制品的三维模型的数据，当由与3D打印机连接的一个或多个处理器访问时，使得3D打印机创建金属粘结磨料制品的金属粘结磨料制品前体。金属粘结磨料制品前体包括通过有机化合物材料粘结在一起的金属颗粒和磨料颗粒。金属粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：至少部分地延伸穿过金属粘结磨料制品前体的至少一个曲折冷却通道；以及至少部分地延伸穿过金属粘结磨料制品前体的至少一个弧形冷却通道。
在第十一方面，本公开提供了一种方法，该方法包括从(例如，非暂态)机器可读介质检索表示金属粘结磨料制品前体的3D模型的数据。金属粘结磨料制品前体包括通过有机化合物材料粘结在一起的金属颗粒和磨料颗粒。金属粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：至少部分地延伸穿过金属粘结磨料制品前体的至少一个曲折冷却通道；以及至少部分地延伸穿过金属粘结磨料制品前体的至少一个弧形冷却通道。该方法还包括通过一个或多个处理器来执行3D打印应用程序，该3D打印应用程序使用该数据与制造设备进行接口连接；以及由制造设备生成金属粘结磨料制品前体的物理对象。
在第十二方面，本公开提供了一种方法，该方法包括通过具有一个或多个处理器的制造设备接收包括指定金属粘结磨料制品前体的多个层的数据的数字对象。金属粘结磨料制品前体包括通过有机化合物材料粘结在一起的金属颗粒和磨料颗粒。金属粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：至少部分地延伸穿过金属粘结磨料制品前体的至少一个曲折冷却通道；以及至少部分地延伸穿过金属粘结磨料制品前体的至少一个弧形冷却通道。该方法还包括利用制造设备通过增材制造工艺生成基于数字对象的金属粘结磨料制品前体。
在第十三方面，本公开提供了一种系统，其包括：显示器，该显示器显示金属粘结磨料制品的3D模型；和一个或多个处理器，其响应于用户选择的3D模型，使得3D打印机创建金属粘结磨料制品的金属粘结磨料制品前体的物理对象。金属粘结磨料制品前体包括通过有机化合物材料粘结在一起的金属颗粒和磨料颗粒。金属粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：至少部分地延伸穿过金属粘结磨料制品前体的至少一个曲折冷却通道；以及至少部分地延伸穿过金属粘结磨料制品前体的至少一个弧形冷却通道。
在考虑具体实施方式以及所附权利要求书时，将进一步理解本公开的特征和优点。
附图说明
图1A为制备根据本公开的玻璃状粘结或金属粘结磨料制品的方法的示意性工艺流程图。
图1B为具有热敏打印头热源的图1A的工艺的第三步骤的示意性横截面侧视图。
图1C为具有加热的尖端热源的图1A的工艺的第三步骤的示意性横截面侧视图。
图1D为具有激光热源的图1A的工艺的第三步骤的示意性横截面侧视图。
图2为可根据本公开制备的示例性玻璃状粘结或金属粘结磨轮200的示意性横截面顶视图。
图3为可根据本公开制备的示例性玻璃状粘结或金属粘结磨轮300的示意性横截面顶视图。
图4为可根据本公开制备的示例性玻璃状粘结或金属粘结磨料段400的示意性透视图。
图5为可根据本公开制备的玻璃状粘结磨轮500的示意性透视图。
图6A为可根据本公开制备的一体结构磨盘600的示意性透视图。
图6B为一体结构磨盘600的示意性顶视图。
图7A为可根据本公开制备的一体结构磨盘700的示意性透视图。
图7B为一体结构磨盘700的示意性顶视图。
图8为可根据本公开制备的旋转研磨工具800的示意性透视图。
图9是可根据本公开制备的示例性牙钻900的示意性透视图。
图10是示例性计算设备1000的示意性前视图。
图11是用于玻璃状粘结或金属粘结磨料制品的增材制造的通用系统1150的框图。
图12是玻璃状粘结或金属粘结磨料制品的通用制造方法的框图。
图13是示例性玻璃状粘结或金属粘结磨料制品制造工艺的高级流程图。
图14是示例性玻璃状粘结或金属粘结磨料制品增材制造工艺的高级流程图。
在说明书和附图中重复使用的参考符号旨在表示本公开的相同或类似的特征结构或元件。应当理解，本领域的技术人员可以设计出许多落入本公开原理的范围内及符合本公开原理的实质的其它修改形式和实施方案。附图可不按比例绘制。
具体实施方式
制备根据本公开的玻璃状粘结磨料制品和金属粘结磨料制品的方法包括通用的增材子工艺。该子工艺包括顺序地优选地连续(尽管不是必需的)执行至少三个步骤。有利的是，该方法涉及通过传导或照射选择性地施加热量，而不需要任何高功率设备作为热源，且不需要惰性气氛。
图1A示意性地示出了用于制造玻璃状粘结磨料制品或金属粘结磨料制品的示例性粉末床工艺100。
在第一步骤中，来自具有可移动活塞122a的粉末室120a的散粉颗粒110的层138沉积在具有可移动活塞122b的粉末室120b中的约束区域140中。该层138应具有基本上均匀的厚度。例如，层厚变化可小于50微米，优选地小于30微米，并且更优选地小于10微米。只要热量可粘结施加该前体材料的所有散粉，这些层便可具有最多至约1毫米的任何厚度。优选地，层的厚度为约10微米至约500微米，更优选地为约10微米至约250微米，更优选地为约50微米至约250微米，并且更优选地为约100微米至约200微米。
磨料颗粒可包括在研磨工业中使用的任何磨料颗粒。优选地，该磨料颗粒具有至少4，优选地至少5，更优选地至少6，更优选地至少7，更优选地至少8，更优选地至少8.5，并且更优选地至少9的莫氏硬度。在某些实施方案中，该磨料颗粒包括超硬磨料颗粒。如本文所用，术语“超硬磨料”是指硬度大于或等于碳化硅(例如，碳化硅、碳化硼、立方氮化硼和金刚石)的硬度的任何磨料颗粒。
合适的磨料的具体示例包括氧化铝(例如，α氧化铝)材料(例如，熔融、热处理、陶瓷和/或烧结氧化铝材料)、碳化硅、二硼化钛、氮化钛、碳化硼、碳化钨、碳化钛、氮化铝、金刚石、立方氮化硼(CBN)、石榴石、熔融氧化铝-氧化锆、溶胶-凝胶法制备的磨料颗粒、金属氧化物诸如氧化铈、氧化锆、氧化钛、以及它们的组合。在某些实施方案中，该磨料颗粒包括金属氧化物陶瓷颗粒。溶胶-凝胶衍生的磨料颗粒的示例可见于美国专利No.4,314,827(Leitheiser等人)、美国专利No.4,623,364(Cottringer等人)；美国专利No.4,744,802(Schwabel)、美国专利No.4,770,671(Monroe等人)；以及美国专利No.4,881,951(Monroe等人)。也可使用包含玻璃状粘结基质中的更细的磨料颗粒的附聚磨料颗粒(例如，如美国专利No.6,551,366(D'Souza等人)所描述的)。
如上所述，散粉颗粒包括有机化合物颗粒，其被发现能够在选择的热应用上将磨料颗粒(以及存在于散粉颗粒中的其它类型的颗粒)保持在一起。在许多实施方案中，有机化合物颗粒具有介于50℃和250℃之间(包括端值)，诸如100℃至180℃之间(包括端值)的熔点。换句话讲，在某些实施方案中，有机化合物颗粒具有至少50℃、或至少60℃、或至少70℃、或至少80℃、或至少90℃、或至少100℃、或至少110℃、或至少120℃、或至少130℃的熔点；以及至多250℃、或至多240℃、或至多230℃、或至多220℃、或至多210℃、或至多200℃、或至多190℃、或至多180℃、或至多170℃、或至多160℃的熔点。
有机化合物颗粒不受具体限制，并且任选地选自蜡、糖、糊精、具有不大于250℃的熔点的热塑性塑料、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、以及它们的组合。
合适的蜡包括例如但不限于植物、动物、石油和/或矿物来源的材料。代表性蜡包括巴西棕榈蜡、小烛树蜡、氧化费托蜡、微晶蜡、羊毛脂、杨梅蜡、棕榈仁蜡、羊脂蜡、聚乙烯蜡、聚乙烯共聚物蜡、石油衍生蜡、褐煤蜡衍生物、聚丙烯蜡、氧化的聚乙烯蜡、以及它们的组合。
合适的糖包括例如但不限于乳糖、海藻糖、葡萄糖、蔗糖、左旋糖、右旋糖、以及它们的组合。
合适的糊精包括例如但不限于γ-环糊精、α-环糊精、β-环糊精、葡糖基-α-环糊精、麦芽糖基-α-环糊精、葡糖基-β-环糊精、麦芽糖基-β-环糊精、2-羟基-β-环糊精、2-羟丙基-β-环糊精、2-羟丙基-γ-环糊精、羟乙基-β-环糊精、甲基-β-环糊精、磺基丁基醚-α-环糊精、磺基丁基醚-β-环糊精、磺基丁基醚-γ-环糊精、以及它们的组合。
合适的热塑性塑料包括例如但不限于具有不大于250℃的熔点的热塑性塑料，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乳酸(PLA)、聚氯乙烯(PVC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯(PP)、双酚-A聚碳酸酯(BPA-PC)、聚砜(PSF)、聚醚酰亚胺(PEI)、以及它们的组合。
合适的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯包括例如但不限于聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸酯化(甲基)丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酸酯化聚烯烃、以及它们的组合、或它们的甲基丙烯酸酯类似物。
有机化合物颗粒通常以2.5重量％至30重量％的散粉颗粒(包括端值)，诸如5重量％至20重量％的散粉颗粒(包括端值)的量存在。换句话讲，在某些实施方案中，有机化合物颗粒以至少2.5重量％、或至少3重量％、或至少4重量％、或至少5重量％、或至少7重量％、或至少8重量％、或至少10重量％、或至少12重量％的散粉颗粒的量存在；且至多30重量％、或至多28重量％、或至多25重量％、或至多23重量％、或至多20重量％、或至多18重量％的散粉颗粒。通常，该有机化合物颗粒的平均粒度在约1微米至约100微米、优选地约5微米至约50微米、并且最优选地约10微米至约30微米的范围内。
当形成玻璃状粘结磨料制品时，散粉颗粒包含玻璃状粘结前体颗粒、磨料颗粒和有机化合物颗粒。当形成金属粘结磨料制品时，散粉颗粒包括金属颗粒、磨料颗粒和有机化合物颗粒。在形成金属粘结磨料制品的某些实施方案中，金属颗粒包括较高熔点金属颗粒。
该玻璃状粘结前体颗粒可包括能够热转化成玻璃状材料的任何材料的颗粒。示例包括玻璃料颗粒、陶瓷颗粒、陶瓷前体颗粒、以及它们的组合。
根据本公开来将磨粒粘结在一起的玻璃状粘结剂可为在磨料领域中已知的任何合适的组合物。玻璃状粘结相在本领域中也被称为“陶瓷粘结剂”、“玻璃相”、“玻璃状基质”或“玻璃粘结剂”(例如，取决于组合物)等，其可由一种或多种氧化物(如，金属氧化物和/或氧化硼)和/或作为玻璃料(即，小颗粒)的至少一种硅酸盐制得，其在被加热至高温时反应以形成一体玻璃状粘结相。示例包括玻璃颗粒(例如，再循环玻璃料、水玻璃料)、二氧化硅玻璃料(例如，溶胶-凝胶二氧化硅玻璃料)、氧化铝三水合物颗粒、氧化铝颗粒、氧化锆颗粒、以及它们的组合。合适的玻璃料、其来源和组合物为本领域熟知的。
磨料制品通常通过形成由磨粒、玻璃状粘结前体、任选的孔隙形成剂和临时粘结剂构成的生坯结构制备。然后焙烧生坯结构。该玻璃状粘结相通常在用于制备本公开的磨料制品的方法的焙烧步骤中产生。典型焙烧温度在540℃至1700℃(1000℉至3100℉)的范围内。应当理解，为焙烧步骤选择的温度以及玻璃状粘结相的组合物必须被选择为不对包含在玻璃状粘结磨料制品中的磨料颗粒的物理性质和/或组成产生不利影响。
可用玻璃料颗粒可包括已知用于玻璃状粘结磨料制品的任何玻璃料材料。示例包括选自由以下各项组成的组的玻璃料：二氧化硅玻璃料、硅酸盐玻璃料、硼硅酸盐玻璃料、以及它们的组合。在一个实施方案中，典型的玻璃状粘结材料包含约70％-90％的SiO2+B2O3、1％-20％的碱金属氧化物、1％-20％的碱土金属氧化物、和1％-20％的过渡金属氧化物。在另一个实施方案中，该玻璃状粘结材料具有约82重量％的SiO2+B2O3、5％的碱金属氧化物、5％的过渡系列金属氧化物、4％的Al2O3、和4％的碱土金属氧化物的组合物。在另一个实施方案中，可使用具有约20％的B2O3、60％的二氧化硅、2％的苏打、和4％的氧化镁的玻璃料作为玻璃状粘结材料。本领域的技术人员将理解，可部分地选择特定组分以及这些组分的量，以提供由组合物形成的最终磨料制品的特定性质。
玻璃料的尺寸可改变。例如，其可能与磨料颗粒的尺寸相同或不同。通常，该玻璃料的平均粒度在约0.01微米至约100微米、优选地在约0.05微米至约50微米、并且更优选地在约0.1微米至约25微米的范围内。相对于磨料颗粒的平均粒度的该玻璃料的平均粒度具有可改变的至少约为4的莫氏硬度。通常，该玻璃料的平均粒度为磨料的平均粒度的约1％至约200％，优选地为约10％至约100％，并且最优选地为约15％至约50％。
通常，该玻璃状粘结前体颗粒与散粉颗粒中的磨料颗粒的重量比在约10:90至约90:10的范围内。该玻璃状粘结前体颗粒的形状也可改变。通常，它们呈不规则形状(例如，压碎的和任选的分等级的)，尽管这不是必需的。例如，它们可为球状体、立方体、或一些其他预先确定的形状。
优选地，该玻璃状粘结前体颗粒的热膨胀系数与磨料颗粒的热膨胀系数相同或基本上相同。
一种优选的玻璃状粘结具有基于氧化物的摩尔百分比(％)的组合物，SiO263.28TiO2 0.32；Al2O3 10.99；B2O3 5.11；Fe2O3 0.13；K2O 3.81；Na2O 4.20；Li2O 4.98；CaO3.88；MgO 3.04和BaO 0.26。对这些成分的焙烧通常通过在长时间段(如约25小时-26小时)内将温度从室温升至所需烧结温度(例如1149℃(2100℉))，保持在最高温度下(如数小时)，并且然后在较长时间段(如25小时至30小时)内将焙烧制品冷却至室温来实现。
制备玻璃状粘结磨料制品过程中使用各种添加剂以帮助制备磨料制品和/或改善此类制品的性能为本领域已知的。也可用于实施本公开的此类常规添加剂包括但不限于润滑剂、填料、孔隙诱导剂、和加工助剂。润滑剂的示例包括石墨、硫、聚四氟乙烯、和二硫化钼。孔隙诱导剂的示例包括玻璃泡和有机颗粒。例如，可针对添加剂的预期目的来使用本领域已知的添加剂浓度。优选地，该添加剂对于在本公开的实施中采用的磨料颗粒具有很少或没有不利影响。
该玻璃状粘结前体颗粒可包含陶瓷颗粒。在此类情况下，对该陶瓷颗粒的烧结和/或熔合形成玻璃状基质。可使用任何可烧结和/或易熔的陶瓷材料。优选的陶瓷材料包括氧化铝、氧化锆、以及它们的组合。无机玻璃状粘结前体任选地包括α氧化铝的前体。在某些实施方案中，磨料颗粒和玻璃状粘结材料具有相同的化学组成。
如果需要，α氧化铝陶瓷颗粒可利用金属氧化物诸如镁、镍、锌的氧化物、氧化钇、稀土氧化物、氧化锆、铪、铬等而被改性。该氧化铝和氧化锆磨料颗粒可通过例如美国专利No.4,314,827(Leitheiser等人)、4,518,397(Leitheiser等人)、4,574,003(Gerk)、4,623,364(Cottringer等人)、4,744,802(Schwabel)、和5,551,963(Larmie)中所公开的溶胶-凝胶工艺来制备。
该玻璃状粘结前体颗粒可以玻璃状粘结前体颗粒和磨料颗粒的组合体积的10体积％至40体积％，优选地磨料组合物的15体积％至35体积％的量存在。
在金属粘结前体颗粒的情况下，任选的较高熔点金属颗粒可包括来自例如元素周期表第2族至第15族的任何金属。也可使用这些金属的合金，以及任选地与周期表的第1族和第15族中的一种或多种元素(例如，金属和/或非金属诸如碳、硅、硼)一起使用。合适金属颗粒的示例包括含有镁、铝、铁、钛、铌、钨、铬、钽、钴、镍、钒、锆、钼、钯、铂、铜、银、金、镉、锡、铟、钽、锌、前述任一项的合金，以及它们的组合的粉末。
较高熔点金属颗粒优选地具有至少约1100℃，并且更优选地至少1200℃的熔点，尽管也可使用较低熔点金属。示例包括不锈钢(约1360℃至1450℃)、镍(1452℃)、钢(1371℃)、钨(3400℃)、铬(1615℃)、铬镍铁合金(Ni+Cr+Fe，1390℃至1425℃)、铁(1530℃)、锰(1245℃至1260℃)、钴(1132℃)、钼(2625℃)、蒙乃尔合金(Ni+Cu，1300℃至1350℃)、铌(2470℃)、钛(1670℃)、钒(1900℃)、锑(1167℃)、尼克洛姆镍铬(Ni+Cr，1400℃)、前述的合金(任选地也包括碳、硅和硼中的一种或多种)，以及它们的组合。也可以使用两种或更多种不同的较高熔点金属颗粒的组合。
散粉颗粒任选地还可包含较低熔点金属颗粒(例如硬钎焊颗粒)。较低熔点金属颗粒的最大熔点优选地比较高熔点金属颗粒的最低熔点低至少50℃(优选地低至少75℃、低至少100℃，或甚至低至少150℃)。如本文所用，术语“熔点”包括在材料的熔融温度范围内的所有温度。合适较低熔点金属颗粒的示例包括诸如金属铝(660℃)、铟(157℃)、黄铜(905℃-1083℃)、青铜(798℃-1083℃)、银(961℃)、铜(1083℃)、金(1064℃)、铅(327℃)、镁(671℃)、镍(1452℃，如果与较高熔点金属一起使用)、锌(419℃)、锡(232℃)、活泼金属硬钎焊(例如，InCuAg、TiCuAg、CuAg)、上述的合金的颗粒，以及它们的组合。
通常，高熔点金属颗粒和/或任选的较低熔点金属颗粒与磨料颗粒的重量比的范围为约10:90至约90:10，尽管并非必须如此。
散粉颗粒任选地还可包含其它组分，诸如例如孔隙诱导剂、填料和/或助熔剂颗粒。孔隙诱导剂的示例包括玻璃泡和有机颗粒。在一些实施方案中，较低熔点金属颗粒也可用作助熔剂；例如，如美国专利No.6,858,050(Palmgren)中所述。
该散粉颗粒可任选地被改性，以改善其流动性和层散布的均匀性。改善粉末的方法包括附聚、喷雾干燥、气雾化或水雾化、火焰成形、制粒、研磨和筛分。此外，可任选地添加流平剂，诸如例如热解法二氧化硅、纳米二氧化硅、硬脂酸盐和淀粉。
为了实现高分辨率，该散粉颗粒的尺寸优选地被设定成(例如通过筛分)具有小于或等于400微米、优选地小于或等于250微米、更优选地小于或等于200微米、更优选地小于或等于150微米、小于或等于100微米、或者甚至小于或等于80微米的最大尺寸，尽管也可使用更大的尺寸。在某些实施方案中，散粉颗粒具有小于或等于一微米的平均粒径(例如“亚微米”)例如小于或等于500纳米(nm)，或甚至小于或等于150nm。散粉颗粒的各种组分可具有相同或不同的最大粒度，D90、D50和/或D10粒度分布参数。
请再次参照1A，热量170通过传导或照射选择性地施加，以热处理层138的(例如，预先确定的)区域180。热量的源150不受具体限制，并且包括例如但不限于单一来源或多点源。合适的单点源包括例如加热尖端156和激光158。加热的尖端通常包括加热的金属尖端或加热的陶瓷尖端，诸如在公共焊接工具上找到的金属尖端。技术人员可选择合适的低功率激光器，例如，来自相干公司(Santa Clara，CA)的CUBE 405-100C二极管系统。可用的多点源包括热印刷头，诸如常用于直接热印刷或热传递印刷，以及两个或更多个激光器。例如，一种合适的热印刷头为型号KEE-57-24GAG4-STA，购自京瓷株式会社(日本京都)(KYOCERA Corporation(Kyoto,Japan))。因此，参照图1B，图1A的工艺的第三步骤示出为具有热印刷头152热源。在层138上设置有膜154，以在热印刷头152热源和层138的区域180之间提供屏障。合适的膜包括例如但不限于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺、聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基(PFA)、以及已知在高温下稳定的其它膜。
参照图1C，图1A的工艺的第三步骤示出为带有单个尖端156热源。在层138上设置有膜154，以在单个尖端156热源和层138的区域180之间提供屏障。现在参照图1D，图1A的工艺的第三步骤示出为带有激光158热源。图1D还包括指向层138的区域180的激光束170。在该示出的示例性实施方案中没有提供膜。
热量软化和/或熔化层138的选定区域180中的有机化合物颗粒，以根据预定图案(和多次重复时的最终3-D形状)将散粉颗粒粘合在一起。在使用单个加热尖端施加热量的某些实施方案中，尖端任选地进一步向散粉颗粒层的(例如，预定的)区域施加压力。施加压力的优点是压力可有效地使粉末颗粒致密化，特别是当散粉颗粒含有大量有机化合物颗粒时。
再次参照图1A，有机化合物材料将散粉颗粒粘结在散粉颗粒的至少一个预定区域(或区域)中，以形成粘结粉颗粒层；例如，通过软化和/或熔化至少一部分有机化合物颗粒。
然后根据由三维(3D)磨料制品预成型件中的层层重复生成的预先确定的设计来重复进行上述步骤(步骤185)并改变进行施加热量的区域。在每次重复中，可独立地选择散粉颗粒；即，散粉颗粒中的一些或全部可与相邻沉积层中的那些相同或不同。
磨料制品预成型件包括粘结粉末颗粒和剩余散粉颗粒。一旦充分地重复以形成磨料制品预成型件，优选将其与基本上全部(例如，至少85％，至少90％，优选地至少95％，更优选地至少99％)剩余散粉颗粒分开，但并非必须如此。在某些实施方案中，在分离粘结粉末颗粒之后并在注入金属之前或同时，烧尽(例如，挥发和/或分解)至少一部分有机化合物材料。
如果需要，可使用各自包含不同粉末的多个颗粒贮存器。同样地，可使用多个不同的有机化合物颗粒。这导致不同的粉末/粘结剂被分布在磨料制品的不同离散区域中。例如，相对廉价但性能较差的磨料颗粒和/或玻璃状粘结前体颗粒可被转移到玻璃状粘结磨料制品的区域，在这些区域中(例如，在远离磨料表面的内部中)具有高性能特性不是特别重要。相同的方法可适用于金属粘结磨料制品。
在另一个方面，本公开提供一种玻璃状粘结磨料制品前体。玻璃状粘结磨料制品前体包括由玻璃状粘结前体材料和有机化合物粘结在一起的磨料颗粒，其中玻璃状粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体的至少一个曲折冷却通道中；或者至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体的至少一个弧形冷却通道。磨料颗粒通常包括碳化硅、碳化硼、氮化硅或金属氧化物陶瓷颗粒中的至少一种。
通常，以根据本公开的方式制备的玻璃状粘结磨料制品在其全部体积中具有相当大的孔隙率。因此，磨料制品预成型件可随后被注入附加玻璃状粘结前体材料或晶粒生长改性剂的溶液或分散体。
在其中散粉颗粒包含较高熔点金属颗粒和较低熔点金属颗粒的实施方案中，可充分加热磨料制品预成型件以使较低熔点金属颗粒软化/熔化并粘结至散粉颗粒的至少一部分，然后冷却以提供金属粘结磨料制品。在其中散粉颗粒包括较高熔点金属颗粒并且不含较低熔点金属颗粒的实施方案中，可充分加热磨料制品预成型件以使较高熔点金属颗粒至少烧结并粘结至散粉颗粒的至少一部分，然后冷却以提供金属粘结磨料制品。冷却可通过本领域已知的任何方法来完成；例如，冷淬火或空气冷却至室温。
根据本公开制造的金属粘结磨料制品和/或磨料制品预成型件可包括在其整个体积中具有相当大的孔隙率的多孔含金属基质(例如，其可包含金属颗粒和磨料颗粒，并且其可为烧结的)，尽管并非必须如此。例如，多孔含金属基质可以具有1至60体积％，优选地5至50体积％，并且更优选地15至50体积％，更优选40至50体积％的空隙率，尽管并非必须如此。因此，磨料制品预成型件然后可注入具有低于任何其它金属组分的熔点的温度的熔融金属，然后冷却。可制成熔融状并注入磨料制品预成型件中的合适金属的示例包括铝、铟、黄铜、青铜、银、铜、金、铅、钴、镁、镍、锌、锡、铁、铬、硅合金、前述的合金，以及它们的组合。
关于烧结然后注入熔融金属的更多详细细节可见于例如美国专利2,367,404(Kott)和美国专利申请公布No.2002/095875(D’Evelyn等人)。
有利地，根据本公开的方法适用于制造不能轻易地或容易地通过其它方法制成的各种金属粘结磨料制品。例如，只要朝磨料预成型件的外部存在用于去除无粘结散粉的开口，即可包含内部空隙。因此，可使用本公开的方法轻松制备具有曲折和/或弧形路径的冷却通道。冷却通道朝金属粘结磨料制品的外部敞开。在一些实施方案中，它们具有单个开口，但更典型地，它们具有两个或更多个开口。冷却介质(例如，空气、水、乳液或油)通过冷却通道循环，以去除研磨工艺期间产生的热量。
因此，在另一方面，本公开提供了金属粘结磨料制品前体，其包括金属颗粒和通过有机化合物材料粘结在一起的磨料颗粒，其中金属粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：至少部分地延伸穿过金属粘结磨料制品前体的至少一个曲折冷却通道；至少部分地延伸穿过所述金属粘结磨料制品前体的至少一个弧形冷却通道。
然后加热磨料制品预成型件190(图1A中的步骤195)以除去可能存在的任何有机化合物材料，并用金属或玻璃状粘合剂前体颗粒烧结磨料颗粒(例如，通过烧尽有机化合物材料)，从而分别提供金属粘结或玻璃状粘结磨料制品。
在某些实施方案中，玻璃状粘结或金属粘结磨料制品选自整体结构化磨料盘、磨料研磨的钻头、磨料段、磨料轮辋、成型磨料颗粒(例如，三角形磨料颗粒)和磨轮，以及许多迄今未知的玻璃状粘结或金属粘结磨料制品。在一些优选的实施方案中，金属粘结磨料制品包括旋转牙科工具(例如，牙科钻头、牙钻或牙科抛光工具)的至少一部分。
现在参照图2，示例性玻璃状粘结或金属粘结磨轮200分别具有弧形和曲折冷却通道220。
图3示出具有曲折冷却通道320的另一个示例性玻璃状粘结或金属粘结磨轮300。
图4示出示例性玻璃状粘结或金属粘结磨料段400。在典型应用中，多个玻璃状粘结或金属粘结磨料段400沿金属盘的圆周均匀地间隔安装，以形成磨轮。
图5示出了玻璃状粘结或金属粘结磨盘500具有两个区域510、520。每个区域分别具有被保留在玻璃状粘结或金属粘结基质材料550、560中的磨料颗粒530、540。
图6A至图6B和图7A至图7B分别示出具有与陶瓷平面基底620、720一体形成的精确成型陶瓷磨料元件610、710的各种一体结构磨盘。
图8示出了旋转研磨工具800(一种用于手持式马达驱动轴的钻头，诸如例如Dremel工具)。
示例性牙钻900如图9所示。现在参照图9，牙钻900包括固定到柄部920的头部930。牙钻900包括固定在多孔金属粘合剂或玻璃状粘结剂910中的磨料颗粒905。
如图2和图3所示的前述磨轮可通过焙烧对应的生坯主体(即，具有相同一般形状特征但包含通过临时粘结剂保持在一起的玻璃状粘结或金属粘结前体颗粒)进行制备。
在一些实施方案中，根据本公开的至少某些方面，在玻璃状粘结磨料制品和/或金属粘结磨料制品的增材制造中采用(例如，非暂态)机器可读介质。数据通常存储在机器可读介质上。数据表示玻璃状粘结磨料制品或金属粘结磨料制品的三维模型，其可由至少一个与增材制造设备(例如3D打印机、制造设备等)交互的计算机处理器进行访问。该数据用于使增材制造设备创建至少一种玻璃状粘结磨料制品前体或预成型件或金属粘结磨料制品前体或预成型件。
可使用计算机建模诸如计算机辅助设计(CAD)数据来生成表示玻璃状粘结磨料制品或金属粘结磨料制品的数据。表示玻璃状粘结磨料制品和/或金属粘结磨料制品设计的图像数据可以STL格式或任何其他合适的计算机可加工形式导出到增材制造设备中。还可采用扫描方法来扫描三维对象以创建代表玻璃状粘结磨料制品或金属粘结磨料制品的数据。获取数据的一个示例性技术是数字扫描。可使用任何其它合适的扫描技术来扫描制品，包括X射线照相、激光扫描、计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)和超声波成像。其他可能的扫描方法在美国专利申请公布2007/0031791(Cinader,Jr.等人)中有所描述。可处理初始数字数据集，其可包括来自扫描操作的原始数据和表示来源于原始数据的制品的数据两者，以将磨料制品设计从任何周围结构(例如，对磨料制品的支撑)分段。
通常，机器可读介质被提供为计算设备的一部分。计算设备可具有一个或多个处理器、易失性存储器(RAM)、用于读取机器可读介质的设备、以及输入/输出设备，诸如显示器、键盘和指向设备。此外，计算设备还可包括其他软件、固件或它们的组合，诸如操作系统和其他应用软件。计算设备可以是例如工作站、膝上型计算机、个人数字助理(PDA)、服务器、大型机或任何其他通用或应用程序特定计算设备。计算设备可从计算机可读介质(诸如硬盘、CD-ROM或计算机存储器)读取可执行软件指令，或者可从逻辑连接到计算机的另一源(诸如另一台联网计算机)接收指令。参照图10，计算设备1000通常包括内部处理器1080、显示器1100(例如监视器)和一个或多个输入设备诸如键盘1140和鼠标1120。在图10中，旋转磨具1130在显示器1100上示出。
参照图11，在某些实施方案中，本公开提供系统1150。系统1150包括显示器1160，该显示器1160显示金属粘结磨料制品的3D模型1155(例如，如图10的显示器1100上所示的旋转磨具1130)；和一个或更多处理器的1165，其响应于用户选择的3D模型1155，使得3D打印机/增材制造设备1175创建金属粘结磨料制品的金属粘结磨料制品前体1180的物理对象。金属粘结磨料制品前体1180包括通过有机化合物材料粘结在一起的金属颗粒和磨料颗粒。金属粘结磨料制品前体1180还包括以下中的至少一种：至少部分地延伸穿过金属粘结磨料制品前体的至少一个曲折冷却通道；以及至少部分地延伸穿过金属粘结磨料制品前体的至少一个弧形冷却通道。相似地，在某些实施方案中，系统1150包括显示器1160，该显示器1160显示玻璃状粘结磨料制品的3D模型1155；和一个或更多处理器的1165，其响应于用户选择的3D模型1155，使得3D打印机/增材制造设备1175创建玻璃状粘结磨料制品的玻璃状粘结磨料制品前体1180的物理对象。玻璃状粘结磨料制品前体1180包括由玻璃状粘结前体材料和有机化合物粘结在一起的磨料颗粒。玻璃状粘结磨料制品前体1180还包括以下中的至少一种：至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体的至少一个曲折冷却通道；或者至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体的至少一个弧形冷却通道。
参照图12，处理器1220(或多于一个处理器)与机器可读介质1210(例如，非暂态介质)、3D打印机/增材制造设备1240以及可选地显示器1230中的每一个进行通信以供用户查看。3D打印机/增材制造设备1240被构造成基于来自处理器1220的指令来制备一个或多个制品1250，该指令提供了来自机器可读介质1210的表示制品1250的3D模型的数据。
参照图13，例如并且不限于，增材制造方法包括从(例如，非暂态)机器可读介质检索1310表示根据本公开的至少一个实施方案的玻璃状粘结磨料制品或金属粘结磨料制品的3D模型的数据。该方法还包括通过一个或多个处理器来执行1320增材制造应用程序，该增材制造应用程序使用该数据与制造设备进行接口连接；以及通过制造设备生成1330玻璃状粘结磨料制品或金属粘结磨料制品的物理对象。增材制造设备可根据一组计算机化设计指令选择性地将金属颗粒或玻璃状粘结剂前体颗粒与磨料颗粒和有机化合物材料粘结，以分别创建所需的金属粘结磨料制品前体或预成型件或玻璃状粘结磨料制品前体或预成型制件。可进行一个或多个各种可选的后处理步骤1340。例如，任选地，分别加热金属粘结磨料制品前体或预成型件或玻璃状粘结磨料制品前体或预成型件以形成金属粘结磨料制品或玻璃状粘结磨料制品。另外，参照图14，形成金属粘结磨料制品前体或预成型件或玻璃状粘结磨料制品前体或预成型件的方法包括通过具有一个或多个处理器的制造设备接收1410包括指定多层金属粘结磨料制品或玻璃状粘结磨料制品的数据的数据对象；以及通过增材制造工艺利用制造设备分别基于数字对象生成1420金属粘结磨料制品前体或预成型件或玻璃状粘结磨料制品前体或预成型件。同样地，制品可经历后加工1430的一个或多个步骤。
本公开的选择实施方案
实施方案1为一种制备玻璃状粘结磨料制品的方法，该方法包括顺序步骤：
a)子工艺，该子工艺顺序地包括：
i)在约束区域中沉积散粉颗粒层，其中该散粉颗粒包括玻璃状粘结前体颗粒、磨料颗粒和有机化合物颗粒，并且其中散粉颗粒层具有基本上均匀的厚度；以及
ii)通过传导或照射选择性地施加热量，以热处理散粉颗粒层的区域；
b)独立地执行步骤a)多次以生成包含粘结粉末颗粒和剩余散粉颗粒的磨料制品预成型件，其中在每个步骤a)中，独立地选择散粉颗粒；
c)将基本上所有剩余散粉颗粒与磨料制品预成型件分离；以及
d)加热磨料制品预成型件，以提供包含被保留在玻璃状粘结材料中的磨料颗粒的玻璃状粘结磨料制品。
实施方案2为根据实施方案1所述的方法，其中磨料颗粒包括金刚石颗粒或立方氮化硼颗粒中的至少一者。
实施方案3为根据实施方案1所述的方法，其中磨料颗粒包括金属氧化物陶瓷颗粒。
实施方案4为根据实施方案1至3中任一项所述的方法，其中磨料颗粒和玻璃状粘结材料具有相同的化学组成。
实施方案5为根据实施方案1至4中任一项所述的方法，其中玻璃状粘结磨料制品包括至少一个冷却通道。
实施方案6为根据实施方案1至5中任一项所述的方法，其中玻璃状粘结磨料制品选自一体结构磨盘、磨料研磨钻头、磨料段、磨料轮辋和磨轮。
实施方案7为根据实施方案1至6中任一项所述的方法，其中有机化合物颗粒具有介于50℃和250℃之间(包括端值)的熔点。
实施方案8为根据实施方案1至7中任一项所述的方法，其中有机化合物颗粒具有介于100℃至180℃之间(包括端值)的熔点。
实施方案9为根据实施方案1至8中任一项所述的方法，其中有机化合物颗粒选自蜡、糖、糊精、具有不大于250℃的熔点的热塑性塑料、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、以及它们的组合。
实施方案10为根据实施方案7至9中任一项所述的方法，其中有机化合物颗粒选自蜡、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乳酸(PLA)、以及它们的组合。
实施方案11为根据实施方案1至10中任一项所述的方法，其中有机化合物颗粒以2.5重量％至30重量％的散粉颗粒的量存在。
实施方案12为根据实施方案1至11中任一项所述的方法，其中有机化合物颗粒以5重量％至20重量％的散粉颗粒的量存在。
实施方案13为根据实施方案11或实施方案12所述的方法，其中无机玻璃状粘结前体包括α氧化铝的前体。
实施方案14为根据实施方案8至13中任一项所述的方法，其中散粉颗粒包括亚微米陶瓷颗粒。
实施方案15为根据实施方案1至14中任一项所述的方法，其中散粉颗粒还包括流平剂颗粒。
实施方案16为根据实施方案1至15中任一项所述的方法，其中步骤d)还包括烧除有机化合物材料。
实施方案17为根据实施方案1至16中任一项所述的方法，其中在步骤ii)中，使用单个加热尖端或热印刷头施加热量。
实施方案18为根据权利要求17所述的方法，其中在步骤ii)中，单个加热尖端还将压力施加到散粉颗粒层的区域。
实施方案19为根据实施方案1至16中任一项所述的方法，其中在步骤ii)中，使用至少一个激光器施加热量。
实施方案20为一种玻璃状粘结磨料制品前体，其包含磨料颗粒，该磨料颗粒由玻璃状粘结前体材料和有机化合物粘结在一起，其中玻璃状粘结磨料制品前体还包含以下中的至少一种：至少一个曲折的冷却通道，该至少一个曲折的冷却通道至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体；或者至少一个弧形的冷却通道，该至少一个弧形的冷却通道至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体。
实施方案21为根据实施方案20所述的玻璃状粘结磨料前体，其中磨料制品包含碳化硅、碳化硼、氮化硅、或金属氧化物陶瓷颗粒中的至少一种。
实施方案22为一种制备金属粘结磨料制品的方法，该方法包括顺序步骤：
a)子工艺，该子工艺顺序地包括：
i)在约束区域中沉积散粉颗粒层，其中该散粉颗粒包括较高熔点金属颗粒、磨料颗粒和有机化合物颗粒，并且其中散粉颗粒层具有基本上均匀的厚度；以及
ii)通过传导或照射选择性地施加热量，以热处理散粉颗粒层的区域；
b)独立地执行步骤a)多次以生成包含粘结粉末颗粒和剩余散粉颗粒的磨料制品预成型件，其中在每个步骤a)中，独立地选择散粉颗粒；
c)将基本上所有剩余散粉颗粒与磨料制品预成型件分离；
d)将熔融的较低熔点金属注入磨料制品预成型件中，其中较高熔点金属颗粒中的至少一些在被熔融的较低熔点金属接触时不完全熔化；以及
e)硬化熔融的较低熔点金属以提供金属粘结磨料制品。
实施方案23为根据实施方案22所述的方法，其中散粉颗粒还包括助熔剂颗粒。
实施方案24为根据实施方案22或实施方案23所述的方法，其中磨料颗粒包括金刚石颗粒或立方氮化硼颗粒中的至少一种。
实施方案25为根据实施方案22或实施方案23所述的方法，其中磨料颗粒包括金属氧化物陶瓷颗粒。
实施方案26为根据实施方案22至25中任一项所述的方法，其中金属粘结磨料制品包括至少一个冷却通道。
实施方案27为根据实施方案22至26中任一项所述的方法，其中金属粘结磨料制品选自磨料垫、磨料研磨钻头、磨料段和磨轮。
实施方案28为根据实施方案22至26中任一项所述的方法，其中金属粘结磨料制品包括旋转牙科工具的至少一部分。
实施方案29为根据实施方案22至28中任一项所述的方法，其中有机化合物颗粒具有介于50℃和250℃之间(包括端值)的熔点。
实施方案30为根据实施方案22至29中任一项所述的方法，其中有机化合物颗粒具有介于100℃至180℃之间(包括端值)的熔点。
实施方案31为根据实施方案22至30中任一项所述的方法，其中有机化合物颗粒选自蜡、糖、糊精、具有不大于250℃的熔点的热塑性塑料、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、以及它们的组合。
实施方案32为根据实施方案29至31中任一项所述的方法，其中有机化合物颗粒选自蜡、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乳酸(PLA)、以及它们的组合。
实施方案33为根据实施方案22至32中任一项所述的方法，其中有机化合物颗粒以1.5重量％至25重量％的散粉颗粒的量存在。
实施方案34为根据实施方案22至33中任一项所述的方法，其中有机化合物颗粒以3重量％至20重量％的散粉颗粒的量存在。
实施方案35为根据实施方案22至34中任一项所述的方法，其中较高熔点金属颗粒具有比熔融的较低熔点金属的温度高至少50℃的熔点。
实施方案36为根据实施方案22至35中任一项所述的方法，还包括在步骤c)和d)之间，烧尽有机化合物材料的至少一部分。
实施方案37为根据实施方案22至36中任一项所述的方法，其中在步骤ii)中，使用单个加热尖端或热印刷头施加热量。
实施方案38为根据实施方案37所述的方法，其中在步骤ii)中，单个加热尖端还将压力施加到散粉颗粒层的区域。
实施方案39为根据实施方案22至36中任一项所述的方法，其中在步骤ii)中，使用至少一个激光器施加热量。
实施方案40为一种制备金属粘结磨料制品的方法，该方法包括顺序步骤：
a)子工艺，该子工艺顺序地包括：
i)在约束区域中沉积散粉颗粒层，其中该散粉颗粒包括金属颗粒、磨料颗粒和有机化合物颗粒，并且其中散粉颗粒层具有基本上均匀的厚度；
ii)通过传导或照射选择性地施加热量，以热处理散粉颗粒层的区域；
b)独立地进行步骤a)多次以生成包含所述粘结粉末颗粒和剩余散粉颗粒的磨料制品预成型件，其中所述磨料制品预成型件具有预定形状，并且其中在每个步骤a)中，散粉颗粒是独立地选择的；
c)将基本上所有剩余散粉颗粒与磨料制品预成型件分离；以及
d)加热磨料制品预成型件以提供金属粘结磨料制品。
实施方案41为根据实施方案40所述的方法，其中散粉颗粒还包括助熔剂颗粒。
实施方案42为根据实施方案40或实施方案41所述的方法，其中磨料颗粒包括金刚石颗粒或立方氮化硼颗粒中的至少一种。
实施方案43为根据实施方案40或实施方案41所述的方法，其中磨料颗粒包括金属氧化物陶瓷颗粒。
实施方案44为根据实施方案40至43中任一项所述的方法，其中金属颗粒包括较高熔点金属颗粒和较低熔点金属颗粒的组合，其中较高熔点金属颗粒具有比熔融的较低温度金属的温度高至少50℃的熔点。
实施方案45为根据实施方案40至44中任一项所述的方法，其中金属粘结磨料制品包括至少一个冷却通道。
实施方案46为根据实施方案40至45中任一项所述的方法，其中金属粘结磨料制品选自磨料垫、磨料研磨钻头、磨料段和磨轮。
实施方案47为根据实施方案40至45中任一项所述的方法，其中金属粘结磨料制品包括旋转牙科工具的至少一部分。
实施方案48为根据实施方案40至47中任一项所述的方法，其中有机化合物颗粒具有介于50℃和250℃之间(包括端值)的熔点。
实施方案49为根据实施方案40至48中任一项所述的方法，其中有机化合物颗粒具有介于100℃至180℃之间(包括端值)的熔点。
实施方案50为根据实施方案40至49中任一项所述的方法，其中有机化合物颗粒选自蜡、糖、糊精、具有不大于250℃的熔点的热塑性塑料、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、以及它们的组合。
实施方案51为根据实施方案48至50中任一项所述的方法，其中有机化合物颗粒选自蜡、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乳酸(PLA)、以及它们的组合。
实施方案52为根据实施方案40至51中任一项所述的方法，其中有机化合物颗粒以1.5重量％至25重量％的散粉颗粒的量存在。
实施方案53为根据实施方案40至52中任一项所述的方法，其中有机化合物颗粒以3重量％至20重量％的散粉颗粒的量存在。
实施方案54为根据实施方案40至53中任一项所述的方法，其中在步骤ii)中，使用单个加热尖端或热印刷头施加热量。
实施方案55为根据实施方案54所述的方法，其中在步骤ii)中，单个加热尖端还将压力施加到散粉颗粒层的区域。
实施方案56为根据实施方案40至53中任一项所述的方法，其中在步骤ii)中，使用至少一个激光器施加热量。
实施方案57为一种金属粘结磨料制品前体，包括通过有机化合物材料粘结在一起的金属颗粒和磨料颗粒，其中金属粘结磨料制品前体还包括以下中至少一种：至少一个曲折的冷却通道，该至少一个曲折的冷却通道至少部分地延伸穿过金属粘结磨料制品前体；以及至少一个弧形的冷却通道，该至少一个弧形的冷却通道至少部分地延伸穿过金属粘结磨料制品前体。
实施方案58为一种非暂态机器可读介质，具有表示玻璃状粘结磨料制品的三维模型的数据，当由与3D打印机连接的一个或多个处理器访问时，使得3D打印机创建玻璃状粘结磨料制品的玻璃状粘结磨料制品前体。玻璃状粘结磨料制品前体包括由玻璃状粘结前体材料和有机化合物粘合在一起的磨料颗粒。玻璃状粘结磨料制品前体还包括以下中至少一种：至少一个曲折冷却通道，该至少一个曲折冷却通道至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体；或者至少一个弧形冷却通道，该至少一个弧形冷却通道至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体。
实施方案59为一种方法，包括从(例如，非暂态)机器可读介质检索表示玻璃状粘结磨料制品的3D模型的数据。玻璃状粘结磨料制品预成型件的玻璃状粘结磨料制品前体包括由玻璃状粘结前体材料和有机化合物粘合在一起的磨料颗粒。玻璃状粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：至少一个曲折冷却通道，该至少一个曲折冷却通道至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体；或者至少一个弧形冷却通道，该至少一个弧形冷却通道至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体。该方法还包括通过一个或多个处理器来执行3D打印应用程序，该3D打印应用程序使用该数据与制造设备进行接口连接；以及由制造设备生成玻璃状粘结磨料制品前体的物理对象。
实施方案60为一种玻璃状粘结磨料制品前体，其使用根据实施方案59所述的方法生成。
实施方案61为一种方法，包括通过具有一个或多个处理器的制造设备接收包括指定玻璃状粘结磨料制品前体的多个层的数据的数字对象。玻璃状粘结磨料制品前体包括由玻璃状粘结前体材料和有机化合物粘合在一起的磨料颗粒。玻璃状粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：至少一个曲折冷却通道，该至少一个曲折冷却通道至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体；或者至少一个弧形冷却通道，该至少一个弧形冷却通道至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体。该方法还包括利用制造设备通过增材制造工艺生成基于数字对象的玻璃状粘结磨料制品前体。
实施方案62为根据实施方案61所述的方法，还包括将散粉颗粒与玻璃状粘结磨料制品前体分离；以及加热磨料制品前体，以提供包含被保留在玻璃状粘结材料中的磨料颗粒的玻璃状粘结磨料制品。
实施方案63为根据实施方案62所述的方法，还包括烧除有机化合物材料。
实施方案64为一种系统，包括显示器，该显示器显示玻璃状粘结磨料制品的3D模型；和一个或多个处理器，其响应于用户选择的3D模型，使得3D打印机创建玻璃状粘结磨料制品的玻璃状粘结磨料制品前体的物理对象。玻璃状粘结磨料制品前体包括由玻璃状粘结前体材料和有机化合物粘合在一起的磨料颗粒。玻璃状粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：至少一个曲折冷却通道，该至少一个曲折冷却通道至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体；或者至少一个弧形冷却通道，该至少一个弧形冷却通道至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体。
实施方案65为一种非暂态机器可读介质，具有表示金属粘结磨料制品的三维模型的数据，当由与3D打印机连接的一个或多个处理器访问时，使得3D打印机创建金属粘结磨料制品的金属粘结磨料制品前体。金属粘结磨料制品前体包括通过有机化合物材料粘结在一起的金属颗粒和磨料颗粒。金属粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：至少一个曲折冷却通道，该至少一个曲折冷却通道至少部分地延伸穿过金属粘结磨料制品前体；以及至少一个弧形冷却通道，该至少一个弧形冷却通道至少部分地延伸穿过金属粘结磨料制品前体。
实施方案66为一种方法，包括从非暂态性机器可读介质检索表示金属粘结磨料制品前体的3D模型的数据。金属粘结磨料制品前体包括通过有机化合物材料粘结在一起的金属颗粒和磨料颗粒。金属粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：至少一个曲折冷却通道，该至少一个曲折冷却通道至少部分地延伸穿过金属粘结磨料制品前体；以及至少一个弧形冷却通道，该至少一个弧形冷却通道至少部分地延伸穿过金属粘结磨料制品前体。该方法还包括通过一个或多个处理器来执行3D打印应用程序，该3D打印应用程序使用该数据与制造设备进行接口连接；以及由制造设备生成金属粘结磨料制品前体的物理对象。
实施方案67为一种金属粘结磨料制品前体，其使用根据实施方案66所述的方法生成。
实施方案68为一种方法，包括通过具有一个或多个处理器的制造设备接收包括指定金属粘结磨料制品前体的多个层的数据的数字对象。金属粘结磨料制品前体包括通过有机化合物材料粘结在一起的金属颗粒和磨料颗粒。金属粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：至少一个曲折冷却通道，该至少一个曲折冷却通道至少部分地延伸穿过金属粘结磨料制品前体；以及至少一个弧形冷却通道，该至少一个弧形冷却通道至少部分地延伸穿过金属粘结磨料制品前体。该方法还包括利用制造设备通过增材制造工艺生成基于数字对象的金属粘结磨料制品前体。
实施方案69为根据实施方案68所述的方法，还包括将散粉颗粒与金属粘结磨料制品预成型件分离；将熔融的较低熔点金属注入磨料制品预成型件中，其中金属颗粒中的至少一些在被熔融的较低熔点金属接触时不完全熔化；以及硬化熔融的较低熔点金属以提供金属粘结磨料制品。
实施方案70为一种系统，包括显示器，该显示器显示金属粘结磨料制品的3D模型；和一个或多个处理器，其响应于用户选择的3D模型，使得3D打印机创建金属粘结磨料制品的金属粘结磨料制品前体的物理对象。金属粘结磨料制品前体包括通过有机化合物材料粘结在一起的金属颗粒和磨料颗粒。金属粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：至少一个曲折冷却通道，该至少一个曲折冷却通道至少部分地延伸穿过金属粘结磨料制品前体；以及至少一个弧形冷却通道，该至少一个弧形冷却通道至少部分地延伸穿过金属粘结磨料制品前体。
实施例
除非另有说明，否则实施例及本说明书的其余部分中的所有份数、百分比、比等均以重量计。
表1
实施例1
通过混合基于混合物的重量计的77.3重量％的PDR1、13.6重量％的PDR2和9.1重量％的PDR3来制备印刷材料P1。将粉末混合物置于玻璃广口瓶中，并以约50rpm在滚动料堆搅拌器上旋转15分钟。使用直的金属刀片将印刷材料铺展在一张纸上，并使用一张纸作为垫片，并且所得第一粉末层的厚度为约100微米。用2密耳(50.8微米)厚的PET膜覆盖。将烙铁加热至约425℉(约218℃)，并将热尖端缓慢移动超过预定的约1厘米(cm)×1cm的区域。仅施加轻微压力并且PET膜几乎不变形。然后除去PET膜，观察到在加热的尖端接触PET膜的区域中印刷材料P1已从浅灰色变为深灰色。使用第二层纸作为垫片，将第二层0.1毫米(mm)厚的印刷材料层铺展在第一层印刷材料的顶部。再次用PET膜覆盖，并且再次用烙铁的尖端加热相同的1cm×1cm区域。然后对第三层重复该程序。除去PET膜后，从散粉中提取固体物。观察到三层已熔化在一起形成生坯。然后将生坯放入炉中并在400℃下烧除2小时，然后在700℃下烧结4小时，得到测量约1cm×1cm和0.3mm厚的磨料方形。
实施例2
实验设备和制备
组装激光标记装置，包括可从加利福尼亚州圣克拉拉市的Coherent公司(Coherent,Santa Clara,California)购得的CO2激光器E-400型和购自马萨诸塞州的比尔里卡GSI集团公司(GSI Group,Inc,Billerica,MA.)的3轴模块扫描仪，型号HPLK 1330-17，CO2 30MM。该装置由运行得自新罕布什尔州瀚德的纳特菲尔德技术公司(NutfieldTechnology，Hudson，NH)的WaveRunner Advanced Laser Scanning Software，Version3.3.5 build-0200的计算机控制。
在WaveRunner扫描软件程序中，在扫描区域的近似中心绘制1.5平方厘米的形状。程序中启用了“Hatch”功能，用于交叉方块。第一个填充图案为0度的角度，并且第二填充图案为90度的角度。在两个填充图案中，线条设定为0.5mm间隔距离。仅标记填充图案；形状的轮廓不标记。
激光扫描条件在WaveRunner中设定如下：速度2000mm/秒，功率：8％，频率20kHz。功率设定为8％等于27.8瓦的激光束功率。
实验程序
将两张纸放在激光标记装置的激光扫描区域中。在纸的顶部，使用直的金属刀片展开印刷材料P1，并且将彼此叠置的两张纸用作垫片，并且所得的第一粉末层的厚度为约200微米。然后使用上述条件用激光扫描仪标记该第一粉末层。观察到在激光标记该层的区域中印刷材料P1已从浅灰色变为深灰色。随后放下第二层和第三层印刷材料P1，每个厚度为200微米，并以相同的方式标记。最后，将第四层放在前三层上，并且将最后一层用两次激光标记。
从散粉中提取固体对象。观察到这四层已熔化在一起并形成可安全处理而不会破裂的生坯。
然后将生坯放入炉中并在400℃下烧除2小时，然后在700℃下烧结4小时，得到测量约1.5cm×1.5cm和0.8mm厚的磨料方形。
实施例3
实验设备和制备
如图1中一般描绘的那样构造用于使用粉末进行3D打印的设备。将两个相邻的室研磨成2英寸(5.08cm)厚的铝块，每个室在xy平面中约3英寸×2英寸(7.62cm×5.08cm)且在z方向上约2英寸(5.08cm)。两个由铝制成的紧密配合的方形活塞插入室并连接到步进电机线性执行器，VersaDrive 17，型号USV17-110-AB-0506，带有6英寸(15.24)长的导螺杆，可从加利福尼亚州Mission Viejo的美国自动化公司(USAutomation,Mission Viejo,California)获得。将一个室和活塞指定为粉末供应，另一个被指定为构建室。线性致动器允许活塞在z方向上下移动。由马达驱动的旋转铝辊安装在室上方约1mm的平面中。使用步进电机线性致动器VersaDrive 17，型号USV17-110-AB-2512，在x方向上驱动该辊，其具有12英寸(30.48cm)长的导螺杆，可从加利福尼亚州联盟城阿尔沃姆(AllMotion,UnionCity,California.)获得。该致动辊允许粉末从粉末供应室移动到构建室。
该马达被连接到运动控制器主板，EZ4AXIS模型，可从加利福尼亚州联盟城阿尔沃姆(AllMotion,Union City,California)得到。运动控制器按以下顺序编程：首先，将构建活塞降低0.10mm，然后将粉末供应活塞抬高0.16mm，然后打开滚筒电机，启动辊将粉末从粉末供应室移至构建室，停止辊电机，并将辊返回原点。该程序在构建区域中产生均匀的0.1mm厚的粉末层。在这两个腔室组件上方安装了机动化xy定位阶段，并且附接500mW，405nm二极管激光器，型号为M-33A405-500-G，购自中国湖北武汉的TEM-激光器公司(TEM-Laser,Wuhan,Hubei,China)。xy表包含用于激光雕刻机的Grbl控制器板，并且能够由用于控制机器运动的开源软件Grbl 0.9控制。图形被加载到Inkscape 0.48中，带有激光雕刻插件，一个开源图形软件。此软件从绘图中生成xy运动控制和激光功率代码，并将其传输到Grbl 0.9软件。
通过混合基于混合物的重量计的77.3重量％的PDR1、13.6重量％的PDR2和9.1重量％的PDR4来制备印刷材料P2。将粉末混合物置于玻璃广口瓶中，并以约50rpm在滚动料堆搅拌器上旋转15分钟。将粉末供应活塞降低到底部，并且用印刷材料P2填充室。将构建活塞升至顶部。然后执行粉末扩散工序10次以在构建区域中形成均匀的粉末基料。
在Inkscape软件中，选择字体Arial，字体大小14pt，并写入字样“Test”。然后选择激光雕刻机插件。激光被设定为100％输出，并选择10mm/秒的运动速度，并生成Grbl代码并将其转移到Grbl 0.9软件。然后将第一0.1mm厚层的印刷材料P2铺展。接下来，执行Grbl代码。观察到激光打开并以字样“Test”的形状移动，并且粉末以字样“Test”的形状从浅灰色变为深灰色。
铺展第二层，也是0.1mm厚的印刷材料P2，并且第二次执行Grbl代码。重复该序列，直到总共20个层已铺展并暴露于激光器。
然后使用刮刀从周围粉末移除对象。除去散粉末，并且回收厚度为2.05mm的字样“Test”的对象。
观察到20层已熔化在一起并形成可安全处理而不会破裂的生坯。将生坯放入炉中，在400℃下烧除2小时，然后在700℃下烧结4小时，得到字样“Test”的磨料制品。将该制品与铝块摩擦，并且观察到磨损图案。

Claims (13)

1.一种非暂态机器可读介质，具有表示玻璃状粘结磨料制品的三维模型的数据，当由与3D打印机连接的一个或多个处理器访问时，使得所述3D打印机创建玻璃状粘结磨料制品的玻璃状粘结磨料制品前体，所述玻璃状粘结磨料制品前体包括：
磨料颗粒，所述磨料颗粒由玻璃状粘结前体材料和有机化合物粘结在一起，其中所述玻璃状粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：
至少一个曲折冷却通道，所述至少一个曲折冷却通道至少部分地延伸穿过所述玻璃状粘结磨料制品前体；或者
至少一个弧形冷却通道，所述至少一个弧形冷却通道至少部分地延伸穿过所述玻璃状粘结磨料制品前体。
2.一种方法，包括：
从非暂态机器可读介质检索表示玻璃状粘结磨料制品的3D模型的数据，玻璃状粘结磨料制品预成型件的玻璃状粘结磨料制品前体包括：
磨料颗粒，所述磨料颗粒由玻璃状粘结前体材料和有机化合物粘结在一起，其中所述玻璃状粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：
至少一个曲折冷却通道，所述至少一个曲折冷却通道至少部分地延伸穿过所述玻璃状粘结磨料制品前体；或者
至少一个弧形冷却通道，所述至少一个弧形冷却通道至少部分地延伸穿过所述玻璃状粘结磨料制品前体；
通过一个或多个处理器来执行3D打印应用程序，所述3D打印应用程序使用所述数据与制造设备进行接口连接；以及
由所述制造设备生成玻璃状粘结磨料制品前体的物理对象。
3.一种玻璃状粘结磨料制品前体，其使用根据权利要求2所述的方法生成。
4.一种方法，包括：
通过具有一个或多个处理器的制造设备来接收包括数据的数字对象，所述数据指定玻璃状粘结磨料制品前体的多个层，所述玻璃状粘结磨料制品前体包括：
磨料颗粒，所述磨料颗粒由玻璃状粘结前体材料和有机化合物粘结在一起，其中所述玻璃状粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：
至少一个曲折冷却通道，所述至少一个曲折冷却通道至少部分地延伸穿过所述玻璃状粘结磨料制品前体；或者
至少一个弧形冷却通道，所述至少一个弧形冷却通道至少部分地延伸穿过所述玻璃状粘结磨料制品前体；以及
利用所述制造设备通过增材制造工艺生成基于所述数字对象的玻璃状粘结磨料制品前体。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括：
将散粉颗粒与所述玻璃状粘结磨料制品前体分离；以及
加热所述磨料制品前体，以提供包含被保留在玻璃状粘结材料中的所述磨料颗粒的玻璃状粘结磨料制品。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括烧除所述有机化合物材料。
7.一种系统，包括：
显示器，所述显示器显示玻璃状粘结磨料制品的3D模型；以及
一个或多个处理器，其响应于用户选择的3D模型，使得3D打印机创建所述玻璃状粘结磨料制品的玻璃状粘结磨料制品前体的物理对象，所述玻璃状粘结磨料制品前体包括：
磨料颗粒，所述磨料颗粒由玻璃状粘结前体材料和有机化合物粘结在一起，其中所述玻璃状粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：
至少一个曲折冷却通道，所述至少一个曲折冷却通道至少部分地延伸穿过所述玻璃状粘结磨料制品前体；或者
至少一个弧形冷却通道，所述至少一个弧形冷却通道至少部分地延伸穿过所述玻璃状粘结磨料制品前体。
8.一种非暂态机器可读介质，具有表示金属粘结磨料制品的三维模型的数据，当由与3D打印机连接的一个或多个处理器访问时，使得所述3D打印机创建所述金属粘结磨料制品的金属粘结磨料制品前体，所述金属粘结磨料制品前体包括：
金属颗粒和磨料颗粒，所述金属颗粒和磨料颗粒通过有机化合物材料粘结在一起，其中所述金属粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：
至少一个曲折冷却通道，所述至少一个曲折冷却通道至少部分地延伸穿过所述金属粘结磨料制品前体；以及
至少一个弧形冷却通道，所述至少一个弧形冷却通道至少部分地延伸穿过所述金属粘结磨料制品前体。
9.一种方法，包括：
从非暂态机器可读介质检索表示金属粘结磨料制品前体的3D模型的数据，所述金属粘结磨料制品前体包括：
金属颗粒和磨料颗粒，所述金属颗粒和磨料颗粒通过有机化合物材料粘结在一起，其中所述金属粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：
至少一个曲折冷却通道，所述至少一个曲折冷却通道至少部分地延伸穿过所述金属粘结磨料制品前体；以及
至少一个弧形冷却通道，所述至少一个弧形冷却通道至少部分地延伸穿过所述金属粘结磨料制品前体；
通过一个或多个处理器来执行3D打印应用程序，所述3D打印应用程序使用所述数据与制造设备进行接口连接；以及
由所述制造设备生成金属粘结磨料制品前体的物理对象。
10.一种金属粘结磨料制品前体，其使用根据权利要求9所述的方法生成。
11.一种方法，包括：
通过具有一个或多个处理器的制造设备来接收包括数据的数字对象，所述数据指定金属粘结磨料制品前体的多个层，所述金属粘结磨料制品前体包括：
金属颗粒和磨料颗粒，所述金属颗粒和磨料颗粒通过有机化合物材料粘结在一起，其中所述金属粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：
至少一个曲折冷却通道，所述至少一个曲折冷却通道至少部分地延伸穿过所述金属粘结磨料制品前体；以及
至少一个弧形冷却通道，所述至少一个弧形冷却通道至少部分地延伸穿过所述金属粘结磨料制品前体；以及
利用所述制造设备通过增材制造工艺生成基于所述数字对象的金属粘结磨料制品前体。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
将散粉颗粒与金属粘结磨料制品预成型件分离；将熔融的较低熔点金属注入磨料制品预成型件中，其中所述金属颗粒中的至少一些在被所述熔融的较低熔点金属接触时不完全熔化；以及
硬化所述熔融的较低熔点金属，以提供金属粘结磨料制品。
13.一种系统，包括：
显示器，所述显示器显示金属粘结磨料制品的3D模型；以及
一个或多个处理器，其响应于用户选择的3D模型，使得3D打印机创建所述金属粘结磨料制品的金属粘结磨料制品前体的物理对象，所述金属粘结磨料制品前体包括：
金属颗粒和磨料颗粒，所述金属颗粒和磨料颗粒通过有机化合物材料粘结在一起，其中所述金属粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：
至少一个曲折冷却通道，所述至少一个曲折冷却通道至少部分地延伸穿过所述金属粘结磨料制品前体；以及
至少一个弧形冷却通道，所述至少一个弧形冷却通道至少部分地延伸穿过所述金属粘结磨料制品前体。
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