CN109070382B - 使用微波的陶瓷用增材制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于形成陶瓷部件的增材制造设备，该设备包括用以支撑待形成的陶瓷部件的平台及用以在该平台上方分配供给材料的连续层的分配器。该供给材料包含可固化成分。该设备进一步包括可朝向该平台的顶面发射辐射的辐射源及微波源，该微波源可以施加朝向该平台上的这些连续层引导的微波。该辐射配置成可在分配每一层时或在每一层分配完之后用来固化该供给材料的可固化成分。该微波配置成使该供给材料的可固化成分蒸发且造成该供给材料结晶化而形成陶瓷部件。

Description

使用微波的陶瓷用增材制造方法
技术领域
本说明书涉及用于陶瓷的增材制造(additive manufacturing)，又称3D打印。
背景技术
增材制造(AM)又称为实体自由形状制造法(solid freeform fabrication)或3D打印，意指一种通过连续(successive)分配原料(例如，粉末、液体、悬浮液或熔化的固体)成二维层来建构三维物件的制造方法。相较之下，传统机械加工技术则涉及将块状材料(例如，陶瓷块、木块、塑料块)切割成物件的减材工艺(subtractive process)。
在增材制造中可使用各种增材工艺。某些方法是通过熔化或软化材料来制造层，例如选择性激光熔融法(SLM)或直接金属激光烧结法(DMLS)、选择性激光烧结法(SLS)、熔融沉积成形法(FDM)，而其他可固化的液态材料则使用不同技术，例如立体光刻技术(SLA)。这些工艺在形成层以产生成品的方式及在可与这些工艺兼容使用的材料方面各有不同。
常规的系统使用能量源来烧结或熔化粉末材料。第一层上的所有选定位置一旦经烧结或熔化且随后再次固化之后，会在已完成的层上沉积新的粉末材料层。随后逐层地重复该工艺直到制造出期望的物件为止。
发明内容
在一方面中，用于形成陶瓷部件的增材制造设备包括用以支撑待形成的陶瓷部件的平台及用以在该平台上方分配供给材料的数个连续(successive)层的分配器。该供给材料包含可固化成分。该设备进一步包括用以朝向该平台的顶表面发射辐射的辐射源及微波源，该微波源用以施加朝向该平台上的所述连续层而引导的微波。该辐射配置成在分配每一层时或在每一层分配完之后用来固化该供给材料的可固化成分。该微波经配置以使该供给材料的可固化成分蒸发并造成该供给材料结晶化而形成该陶瓷部件。
在又一方面中，用于形成陶瓷部件的增材制造设备包括外壳、控制器、容纳在该外壳中的增材制造模块及容纳在该外壳中的微波模块。该增材制造模块配置成可在平台上分配及固化供给材料的数个连续层。该微波模块配置成发射微波以造成该供给材料结晶化而形成陶瓷部件。该控制器配置成操作该增材制造模块以分配及固化供给材料的数层，而形成已固化聚合物。该控制器配置成可在分配及固化供给材料的数层之后，操作该微波模块以蒸发该已固化聚合物并造成该供给材料结晶化而形成该陶瓷部件。
在另一方面中，用于形成陶瓷部件的增材制造方法包括分配供给材料的数个连续层、在分配所述连续层的每一层时或在每一层分配完之后朝向至少一层供给材料发射辐射，及施加朝向所述连续层而引导的微波。该供给材料包括可固化成分。该辐射经配置以固化该供给材料的可固化成分。该微波配置成蒸发该供给材料的可固化成分及造成该供给材料结晶化以形成陶瓷部件。
在又另一方面中，增材制造方法包括分配第一供给材料的第一层，该第一供给材料包括可固化成分及陶瓷成分。该方法进一步包括朝向该第一供给材料的该第一层发射辐射以固化该第一层中的该第一供给材料的可固化成分。该方法包括在该第一层上分配第二供给材料的第二层。该第二供给材料包括该可固化成分及该陶瓷成分。该方法进一步包括朝向该第二供给材料的第二层发射该辐射以固化该第二层中的该第二供给材料的可固化成分。该方法亦包括在该第二供给材料的第二层上分配该第一供给材料的第三层，及朝向该第一供给材料的第三层发射该辐射以固化该第三层中的该第一供给材料的可固化成分。该方法包括对至少包括该第一层、该第二层及该第三层的多个层施加该微波，用以结晶化及烧结多个层的供给材料的陶瓷成分。
所述设备及方法的实施方式可包括以下内容及本文中其他处所述的那些实施方式。在某些实例中，该设备可包括控制器，该控制器配置成可在每次施加该微波之间使该分配器分配至少两层的供给材料层，使得该微波同时蒸发所述至少两层的供给材料层的可固化成分。该方法可进一步包括先分配至少两层供给材料，随后施加该微波。施加该微波的步骤可包括施加该微波以同时蒸发所述至少两层供给材料层的可固化成分。额外地或可替代地，该设备可包括控制器，该控制器配置成在使该分配器分配供给材料的所有连续层之后，致使该微波源施加微波以同时蒸发供给材料的所述连续层的可固化成分。施加该微波的步骤可包括在分配供给材料的所有连续层之后，施加微波以同时蒸发供给材料的所述层的可固化成分。
在某些实例中，该增材制造设备进一步包括控制器，该控制器配置成可使该微波源施加微波，以使微波可透射的陶瓷结晶生长而形成陶瓷部件。施加微波能够使微波可透射的陶瓷结晶生长以形成该陶瓷部件。该辐射可配置成固化该可固化成分以形成已固化聚合物。发射该辐射的步骤可包括对该供给材料施加该辐射以固化该供给材料的可固化成分而形成已固化聚合物。该陶瓷结晶对于该微波的透射度(transparency)可比该已固化聚合物对于该微波的透射度大400％至2000％。
在某些实例中，该微波源可配置成以数个频率来发射该微波。该微波源配置成依序地(sequentially)以这些频率的每个频率来发射微波。施加该微波的步骤可包括以多个频率来发射该微波。以数个频率发射该微波的步骤可包括依序地以这些频率中的每个频率来发射该微波。这些频率可介于5.8GHz至6.8GHz之间。该微波源可以以这些频率中的每个频率发射约25微秒的该微波。以数个频率发射该微波的步骤包括以这些频率中的每个频率发射约25微秒的该微波。在某些情况中，该微波源可以以这些频率中的每个频率发射约5微秒至45微秒的该微波。以这些频率发射该微波的步骤可包括以这些频率中的每个频率发射约5微秒至45微秒的该微波。
在某些实例中，该辐射源可为紫外线(UV)光源，及该辐射为紫外线。发射该辐射的步骤可包括在分配所述连续层中的每一层时或在每一层分配完之后朝向至少一层供给材料发射紫外线。该供给材料的可固化成分可包括UV光可固化聚合物。
在某些实例中，该供给材料可包括陶瓷成分。该微波源可配置成朝向该平台发射该微波以致使该陶瓷成分结晶化。施加该微波的步骤可包括造成该陶瓷成分结晶化。该陶瓷成分可包括液相陶瓷化合物。该供给材料的陶瓷成分可包括第一前驱物材料及第二前驱物材料。该微波源可配置成可朝向该平台发射微波以使该第一前驱物材料及该第二前驱物材料形成陶瓷化合物。施加该微波的步骤可造成该第一前驱物材料及该第二前驱物材料形成陶瓷化合物。该第一前驱物材料可包含碳，及该第二前驱物材料可包含硅。
额外地或可替代地，该供给材料可为第一供给材料，及该分配器可配置成可在该平台的顶表面上分配该第一供给材料及第二供给材料。该第一供给材料及该第二供给材料各自可包含该陶瓷成分及该可固化成分。该微波源可配置成使该第一供给材料的陶瓷成分结晶化以形成第一陶瓷结晶及使该第二供给材料的陶瓷成分结晶化以形成第二陶瓷结晶。施加该微波的步骤可造成该第一供给材料的陶瓷成分结晶化而形成第一陶瓷结晶并造成该第二供给材料的陶瓷成分结晶化而形成第二陶瓷结晶。所述第一结晶可大于所述第二结晶。所述第一结晶可比所述第二结晶大300％至2000％。该第一供给材料的该陶瓷成分与该可固化成分的比值可大于该第二供给材料的该陶瓷成分与该可固化成分的比值。例如，该第一供给材料的比值可比该第二供给材料的比值大600％至1000％。
在某些分配第一供给材料及第二供给材料的情况中，该设备可进一步包括控制器。该控制器可配置成可令该设备使用该分配器在该平台的顶表面上分配第一供给材料的第一层，及使用该辐射源固化该第一供给材料的该第一层。该控制器可配置成使用该分配器在该第一层上分配该第二供给材料的第二层，及使用该辐射源固化该第二供给材料的该第二层。该控制器可进一步配置成使用该分配器在该第二层上分配该第一供给材料的第三层，及使用该辐射源固化该第一供给材料的该第三层。该控制器可又进一步配置成使用该微波源烧结至少包括该第一层、该第二层及该第三层的多个层。
在某些分配第一供给材料及第二供给材料的情况中，该方法可进一步包括分配该第一供给材料的该第一层及朝向该第一供给材料的该第一层发射该辐射。该方法可包括在该第一层上分配该第二供给材料的该第二层及朝向该第二供给材料的该第二层发射该辐射。该方法亦可包括在该第二层上分配该第一供给材料的该第三层及朝向该第一供给材料的该第三层发射该辐射。该方法可包括烧结至少包括该第一层、该第二层及该第三层在内的多个层。
在某些实例中，该设备可包括微波无法透射的外壳。该外壳可支撑该平台并将该微波源所发射的微波与环境隔开。发射该微波的步骤可包括发射该微波，使得该微波留在外壳内，且该外壳将该微波与该外壳的环境隔离开来。
在某些实例中，该设备可包括微波无法透射且至少红外线可透射的窗。发射该微波的步骤可包括发射该微波，使得该微波容纳在该外壳及该外壳的窗内。该微波无法透射该窗，且至少红外线可透射该窗。该设备可包括红外热传感器以通过该窗朝向该平台的顶表面发射红外辐射。该红外热传感器经配置以检测该平台上的供给材料的温度。该方法可进一步包括通过该窗发射该红外辐射以检测该供给材料的温度。
在某些实例中，该设备可包括喇叭(horn)，且该喇叭连接至该微波源。发射该微波的步骤可包括通过喇叭发射该微波。该喇叭可经成形以将该微波源所发射出的微波引导至该平台的顶表面的一部分。
在某些实例中，该陶瓷部件是碳化硅单块体。
在某些实例中，该陶瓷部件是碳化钨单块体。
本文中所述实施方式可视情况地包括(但不限于)以下所述优点。用来形成陶瓷部件的减材方法通常会发生材料浪费的情况，但所述的增材制造设备及方法可减少材料浪费。例如，传统的制造方法从陶瓷工件块料上去除陶瓷材料以形成陶瓷部件，且在某些情况中，被去除的陶瓷材料无法再次利用。相较之下，在本文所述的增材制造设备及方法中，所分配的用以形成所述连续层的供给材料中的陶瓷成分不会被去除，而是用来形成该陶瓷部件。
通过选择该供给材料中的非陶瓷成分的比例可调整所分配的供给材料的粘度。在该陶瓷成分是液相陶瓷化合物的情况中，单单是该液相陶瓷化合物的粘度就可能导致分配速度减慢及堵塞(clogging)。在本发明的增材制造设备及方法中，可调整该供给材料以使该供给材料具有较低粘度，使得在该供给材料的流动路径中的任何设备较不易遭遇堵塞情形，当粘度较高时可能发生堵塞。再者，该供给材料的粘度较低可通过提高分配该供给材料的速度而加快形成陶瓷部件的产量。
微波可提高该陶瓷成分的结晶化速度，特别是与未使用微波的加热型方法相比时更是如此。当以多个频率施用微波时，可在整个该供给材料层上达到更均匀一致的能量及热分布。能量与热的均匀性可提高该可固化成分的蒸发作用及该陶瓷成分的结晶化作用的均匀性。对陶瓷成分施以更均匀的热及能量分布可使陶瓷部件更光滑。不受限于特定理论下，均匀性提高可能是因该微波引起该供给材料的可固化成分及陶瓷成分产生多模式反应所造成。
当分配多种类型的供给材料时，所述多种类型的供给材料可能有助于增进所分配的层之间的粘接作用。尤其，通过使这些供给材料具有不同的组成及陶瓷成分含量，这些供给材料可形成较小晶粒及较大晶粒。相较于具有更大晶粒尺寸均匀性的结晶结构而言，由较小晶粒与较大晶粒组合形成的结晶结构较为坚固。
在以下附图及描述中所阐述本说明书中所述主题的一或多个实施方式的细节。所述主题的其他可行方面、特征及优点将从该描述、附图及权利要求书中显而易见。
附图说明
图1为增材制造设备的示意侧视图。
图2为增材制造设备的系统方块图。
图3A至图3E为可用于增材制造设备的微波喇叭的透视图。
图4是使用增材制造设备进行增材制造工艺的实例流程图。
图5A是使用增材制造设备进行增材制造工艺的实例的操作图。
图5B是图5A中所描绘的增材制造工艺的流程图。
在不同图式中，使用相同附图标号及名称来标示相同的元件。
具体实施方式
增材制造(AM)设备可用来执行制造工艺，通过分配及熔合供给材料的连续层来形成陶瓷部件。该设备可使用第一工艺以固化部分的供给材料，从而稳定已分配的供给材料。该设备可使用第二工艺令经稳定的供给材料结晶化及去除该供给材料中不会形成陶瓷部件的其他材料。
经由固化作用使该供给材料稳定化及经由暴露于微波下使该供给材料结晶化可以是分别可对该供给材料中的不同成分造成影响的工艺。在某些实例中，该固化工艺可包括发出辐射，该辐射会固化该供给材料中的可固化成分，及该结晶化工艺可包括：例如发射辐射，该辐射会造成该供给材料中的陶瓷成分结晶化。
该固化辐射可包括紫外线，及该供给材料可包括光敏(photosensitive)聚合物，该光敏聚合物在暴露于可固化辐射下会做出固化的反应。该结晶化辐射可包括微波，及该供给材料可包括一或多个陶瓷成分，所述一或多个陶瓷成分会响应于该微波而进行结晶化以形成该陶瓷部件。在某些实例中，该微波可透射的且由该微波所形成的陶瓷结晶，但该微波不能透射所述已固化的聚合物。因此，该微波可传递能量给所述已固化的聚合物而使所述已固化的聚合物蒸发又不会烧掉该陶瓷结晶。因此，可去除该供给材料中大部分的非陶瓷成分，使得该陶瓷结晶能形成具有陶瓷材料特性的陶瓷部件。例如，在依序经过固化工艺及结晶化工艺之后，实质上仅留下该陶瓷结晶。
增材制造设备
图1示出增材制造设备100的实例的示意侧视图，增材制造设备100可执行固化工艺及结晶化工艺以形成陶瓷部件。增材制造设备100包括外壳102，外壳102容纳有设备100的增材制造模块104及设备100的微波模块106。增材制造模块104在平台112上分配及固化供给材料110的连续层108。通过固化供给材料110的连续层108，增材制造模块104导致形成固化的聚合物。当连续层108支撑在平台上112时，固化的聚合物稳定供给材料110的连续层108。微波模块106朝向平台112发射微波以蒸发固化的聚合物。微波亦造成供给材料110中的陶瓷成分结晶化以诱发形成陶瓷结晶，而陶瓷结晶界定出该陶瓷部件。参阅图2，图2示出控制系统114，控制系统114的控制器116可操作增材制造模块104及微波模块106中的各模块，以形成该陶瓷部件。本文将会更详细地描述控制系统114。
外壳102支撑着平台112，且微波模块106所发射的微波无法透射外壳102。例如，外壳102可为金属网，该金属网的作用如同法拉第笼(Faraday cage)。因此，外壳102用来将该微波与在该外壳外的环境隔离开来。
如图1及图2中所示，增材制造模块104包括分配器118，分配器118在平台112上方分配供给材料110的层108。利用线性致动器或其他驱动机构，可使平台112和/或分配器118移动，该线性致动器或其他驱动机构能使分配器118在平台112上方进行水平移动。视情况需要，平台112和/或分配器118的垂直位置可调整。因此可控制分配器118相对于平台112的垂直位置，使得在分配完并固化供给材料110的每一层108之后，可降低平台112或升高分配器118，以使平台112准备接收供给材料110的新的一层108。例如，此举允许在平台112上方从相同高度处分配供给材料110的每一层。
分配器118可包括开口，可经由开口在平台112上方分配供给材料110，例如利用重力分配。在某些实例中，分配器118可连接至储存供给材料110的贮槽。可利用闸门来控制供给材料110的释放。当分配器118移动至CAD相容文件所指定的位置时，可传送电子控制信号至该闸门以分配供给材料110。在某些实例中，可使用压电打印头和/或一或多个气动阀、微机电系统(MEMS)阀、电磁阀(solenoid valve)或磁力阀(magnetic valve)来提供分配器118的闸，以控制从分配器118释放出的供给材料110。可根据供给材料110的粘度来制定分配器118的开口的尺寸大小与规格。
在某些实施方式中，分配器118的开口可横跨平台112的整个宽度或可横跨平台112的整个可用建构区(usable build area)。在此情况中，分配器118可在向前方向与向后方向上移动，而使分配器118的开口能沿着平台112的可用建构区的任何部分来分配供给材料110。在某些情况中，该开口仅横跨平台112一部分的宽度。因此，分配器118可在平台112上方的水平面中移动，例如沿着两个水平轴移动，使得分配器118能够在平台112的可用建构区内沉积供给材料110。
分配器118可分配供给材料110，供给材料110包含可固化成分及陶瓷成分。供给材料110可为液体，例如完全为液体或颗粒在液体中的悬浮液。在某些实例中，该可固化成分为液态光敏聚合物。该光敏聚合物对于紫外线辐射敏感，使得当朝向平台112发射紫外线时，辐射源120固化光敏聚合物。光敏聚合物可为UV光可固化聚合物。
增材制造模块104亦包括辐射源120，辐射源120朝向平台112发射辐射以固化供给材料110。在某些实施方式中，辐射源120为紫外(UV)光源，及该辐射为紫外线。该UV光可具有介于例如10纳米至400纳米之间的波长(例如，10纳米至320纳米、320纳米至400纳米、320纳米至360纳米、340纳米至380纳米、380纳米至400纳米、350纳米至370纳米、约355纳米、约365纳米)。所选择的UV光波长可对应于用来作为该UV可固化聚合物的光敏聚合物类型。
在某些实施方式中，增材制造模块104和/或分配器118分配多个供给材料110的三维像素(voxel)以形成供给材料110的层。当分配在平台112上时，每个三维像素可具有例如10微米至50微米的宽度(例如，10微米至30微米、20微米至40微米、30微米至50微米、约20微米、约30微米或约50微米)。每层可具有预定的厚度。例如，该厚度可为10微米至125微米(例如，10微米至20微米、10微米至40微米、40微米至80微米、80微米至125微米、约15微米、约25微米、约60微米或约100微米)。
当利用分配器118分配每一层108时或分配完每一层108之后，辐射源120可发射辐射以固化供给材料110的可固化成分。在某些实例中，辐射源120为激光器，激光器可在当利用分配器118分配每一层108时或分配完每一层108之后固化该可固化成分。辐射源120例如是可朝向平台112发射UV光束的UV光激光器。UV光束覆盖平台112的面积可小于平台112的可用建构区。若辐射源120为UV光激光器，辐射源120可发射多个UV光束以固化供给材料110的单层。若分配器118分配多个部分的供给材料110以形成一层供给材料110，例如在分配器118分配完每个部分的供给材料110之后，辐射源120可发射UV光束。该部分的尺寸大小可加以调整，例如该部分可包括预定数目的三维像素，使得来自辐射源120的辐射光束所覆盖的面积大于该预定数目的三维像素所覆盖的面积。
在其他实施方式中，当启动辐射源120时，辐射源120发射光束，该光束所覆盖的面积的宽度横跨(extend across)可用建构区。在其他实施方式中，当启动辐射源120时，辐射源120发射光束，该光束覆盖整个可用建构区。因此，在分配完每层之后，辐射源120可固化可固化成分。辐射源120，例如，可以是能发出UV辐射的UV灯。若当启动辐射源120，从辐射源120所发射的辐射覆盖该可用建构区时，可在分配器118分配完一层中所有的供给材料110之后启动辐射源120。若来自辐射源120的辐射横跨该建构区的整个宽度，则当分配层112的时候，辐射源120可进行水平扫描。
该陶瓷成分包括一或多个材料，所述一或多个材料可形成陶瓷结晶以形成该陶瓷部件。用来形成该陶瓷结晶的陶瓷成分可为陶瓷化合物或陶瓷化合物的一或多个前驱物。例如，该陶瓷化合物可为液相陶瓷前驱物，或该陶瓷化合物可为在制造过程中将会熔合在一起的陶瓷微粒。供给材料110视情况地包含晶种，晶种有助于陶瓷化合物结晶化而形成陶瓷结晶。
在某些实施方式中，陶瓷部件是由碳化硅陶瓷材料所形成。因此在这些实施方式中，分配器118可分配含有一或多种碳化硅前驱物和/或碳化硅颗粒的供给材料。碳化硅前驱物可包括液相碳化硅前驱物。若陶瓷部件是由碳化硅所形成，碳化硅前驱物可包括以下一或多种：聚(硅基乙炔)硅氧烷(poly(silylacetylene)siloxane)、聚甲基硅烷、[SiH1.26(CH3)0.6(CH2CH＝CH2)0.14CH2]n、[SiH1.26(CH3)0.6(CH2CH＝CH2)0.14CH2]n及聚钛碳硅烷(HPTiCS)。
在某些情况中，供给材料包括碳源及硅源，碳源及硅源是碳化硅的前驱物。碳源及硅源在适当条件下可形成碳化硅结晶。碳源及硅源在例如有热存在的情况下会形成碳化硅。微波，例如来自微波模块106的微波，可使该碳源与该硅源进行反应以形成碳化硅化合物或前驱物。该微波亦可造成所生成的碳化硅化合物或前驱物的结晶生长。
在某些实施方式中，若该供给材料含有分离的碳源及硅源，设备100视情况地包含热源，热源加热供给材料110以使硅源与碳源之间进行反应而形成碳化硅。热源促成发生反应以形成该碳化硅化合物，且随后微波模块106可使该碳化硅化合物结晶化。
用来形成该陶瓷结晶的该陶瓷成分对于来自辐射源120的辐射而言是相对可透射的。此外，由于可固化成分包括对来自辐射源的辐射敏感的光敏引发剂，因此固化辐射能使可固化成分固化而无需诱发陶瓷成分进行化学反应来使该陶瓷成分结晶化。
可固化成分可约占供给材料110的1质量％至30质量％之间(例如，1质量％至3质量％、3质量％至30质量％、10质量％至30质量％、3质量％至25质量％之间，等等)。陶瓷成分可占供给材料110的约10质量％至98质量％(例如，10质量％至30质量％、30质量％至50质量％、50质量％至75质量％、75质量％至98质量％之间，等等)。
在图1及图2中亦示出，微波模块106包括微波源122，可利用控制系统114控制微波源122，微波源122施加朝向平台112而引导的微波。微波可蒸发供给材料110的可固化成分。微波亦可造成供给材料110结晶化以形成陶瓷部件。
在某些实例中，当光敏聚合物处于已固化状态时，微波蒸发光敏聚合物。微波造成供给材料110中的陶瓷成分结晶化。微波可造成陶瓷成分进行成核作用。微波源122朝向供给材料110发射微波亦能使可透射该微波的陶瓷结晶生长。
为了能让微波蒸发可固化成分且同时引发形成陶瓷结晶，微波对于可固化成分及陶瓷成分可具有不同的透射度。在结晶作用期间所形成的陶瓷结晶对微波的透明度可比已固化后的可固化成分对微波的透明度大400％至2000％。换而言之，陶瓷结晶对于微波所具有的透明度可比已固化聚合物对于微波的透射度大400％至2000％。
可控制微波源122所发射出的微波的频率，使得微波可在一频率范围变化。例如，微波源122可连接至频率控制器124，频率控制器124可调节该微波的频率。在某些实例中，频率控制器124是控制器116的一部分。
可利用频率控制器124控制微波源122，使得微波源122依序地以选自于预定频率范围之间的这些频率中的每个频率来发射微波。例如可以介于该预定频率范围之间的100至5000个不同频率(例如，100至3000个频率、3000至5000个频率、4000至4200个频率、约4096个频率)来发射该微波。预定的频率范围可介于5.8GHz至6.8GHz之间。在某些实例中，微波源122以这些频率中的每个频率发射微波持续约25微秒。在某些实施方式中，微波源122以这些频率中的每个频率发射微波持续约5微秒至45微秒(例如，5微秒至25微秒、15微秒至35微秒或25微秒至45微秒)。然而，在某些实例中，亦可以(例如，介于5.8GHz至6.8GHz之间的)固定频率来发射微波。
在某些实例中，微波源122所发射的微波可造成一层供给材料110中形成多个陶瓷结晶。微波可添加足够的热给供给材料110以蒸发已固化聚合物并使在结晶化工艺期间所形成的多个陶瓷结晶烧结。因此多种陶瓷结晶可烧结在一起以形成由陶瓷结晶的实心块体。
在某些情况中，微波源122施加微波以覆盖平台112的整个可用建构区。在此情况中，可在增材制造模块104已分配完且固化所有供给材料110的一或多层之后，启动微波源122以施加该微波。视情况需要，可在增材制造模块104已完成供给材料110的一或多层之后，但在该增材制造模块开始进行另一层供给材料110的分配及固化作业之前，启动微波源122。在某些实施方式中，微波源122发射微波，该微波可造成在供给材料110的顶层下方的多层进行结晶生长及聚合物蒸发。在这些情况中，可在已分配完且已固化供给材料110的多层之后，启动微波源122。
在某些实施方式中，增材制造模块104及微波模块106两者可连接至线性致动器，线性致动器可相对于平台112水平地移动模块104、模块106。当模块104、模块106在整个外壳102中相对于平台112而移动时，平台112可保持在外壳102内的一水平位置中。
微波源122可相对于平台112而移动。在某些实例中，平台112连接至线性致动器，线性致动器能够在整个外壳102内移动平台112。在增材制造模块104已分配并固化层108之后，线性致动器可将平台112从增材制造模块104的下方移动至微波模块106下方以准备使层108接受来自微波模块106的微波。
视情况需要，微波源122可透过微波喇叭125来发射该微波以引导微波涵盖(over)平台112的长度及宽度。图3A至图3E描绘微波喇叭的各种实例125a至125e，微波喇叭125a至微波喇叭125e可与微波源122并用。微波喇叭125a至微波喇叭125e包含成形成喇叭形状的张开状金属波导以引导微波束射向平台112。微波喇叭125a至微波喇叭125e可成形成可将微波源122所发射的微波导向平台112中的一部位。位在该张开状金属波导的末端处的孔隙(aperture)可决定在喇叭125a-125e的开口(mouse)处的电场(E-field)及磁场(H-field)图形。微波喇叭125a-125e可具有不同的张开角度及在电场(E-场)与磁场(H-场)方向上可具有不同的膨胀曲线(例如，椭圆形、双曲线及其他膨胀曲线)而可发射出各种微波束剖面。
图3A描绘具有四面侧壁金字塔造型的角锥形喇叭125a，喇叭125a具有向外张开的矩形截面。角锥形喇叭125a可与矩形波导并用且发射线性极化的无线电波。图3B描绘一种E-平面喇叭125b，喇叭125b沿波导中的电场或E-场方向张开。图3C描绘一种H-平面喇叭125c，喇叭125c为扇形(sectoral)喇叭。扇形喇叭是仅有一对侧壁张开且另一对侧壁呈平行的角锥形喇叭。扇形喇叭产生扇形波束，扇形波束在张开侧壁的平面上是窄的但在平行侧壁的平面上是宽广的。H-平面喇叭125c是一种在波导中的H-场方向上扩张的扇形喇叭。图3D描绘一种带有圆形截面的圆锥体形状的圆锥形喇叭125d。圆锥形喇叭125d可与圆柱形波导并用。图3E描绘一种具有曲形侧壁的指数喇叭或纯量(scalar)喇叭125e，喇叭125e的侧壁的分开距离(separation)随着长度而呈指数增加。纯量喇叭125e可具有角锥形或圆锥形截面。纯量喇叭125e在宽广的频率范围内可具有最小的内部反射作用、接近恒定的阻抗及其他特性。
视情况需要，设备100亦包括感测系统126，当供给材料110进行由增材制造模块104及微波模块106所执行的各种工艺时，感测系统126会检测供给材料110的性质。感测系统126可包括光学传感器128。传感器128可例如为红外线辐射传感器128，红外线辐射传感器128检测位在平台112上的供给材料110所发射的红外辐射。传感器128测量例如供给材料110的层108的温度以使控制系统114能够监视模块104及模块106的操作。在某些实例中，传感器128是红外线发射器与检测器，该红外线发射器与检测器可用来测量位在平台112上之供给材料110的表面纹理。
在某些实施方式中，设备100包括沿着外壳102的窗130，窗130能对供给材料110进行光学监视。窗130可例如为带有导电网的石英窗，该导电网提供法拉第笼的作用。此举能使微波模块106所发射的微波无法透射窗130。尽管该微波可透射石英，但法拉第笼可阻止该微波穿过窗130。就此点而言，窗130可用来进行光学监控又不会使微波逸散至设备100外部的环境中。在某些实例中，光学传感器128配置在外壳102的外部且能够通过窗130朝向平台112发射光学信号。因此，光学传感器128所发出的光学信号可透射窗130，但微波模块106所发射的微波则无法透射窗130。窗130，例如可被该光学传感器所发出的红外线透射。
控制器116操作增材制造模块104以分配并固化供给材料110的多个层108，从而形成供给材料110的层108的中间态(intermediate state)。处于此中间态时，供给材料110的层108包含稳定供给材料110的结构和几何形状的已固化的聚合物。在已分配并固化多个层108之后，控制器116操作微波模块106以蒸发已固化聚合物并造成供给材料110结晶化。在控制器116操作微波模块106之后，由于已固化聚合物蒸发，而留下供给材料110结晶化所形成的陶瓷结晶。就指定的层而言，余留的陶瓷结晶会形成该陶瓷部件的一部分。
在某些实施方式中，控制系统114使用电脑辅助设计(CAD)相容文件来控制增材制造模块104和/或微波模块106以形成陶瓷部件。例如，增材制造模块104可根据以CAD-相容文件形式储存于非暂态电脑可读取媒体中的打印图案而在平台112的预定位置处选择性地分配供给材料110。在某些情况中，增材制造模块104可根据CAD-相容档案中所决定的打印图案来选择性地固化位于平台112上的预定位置处的供给材料。视情况需要，微波模块106亦根据来自该CAD-相容文件的指令来施加该微波。
使用增材制造设备的方法
本文所描述的增材制造设备100及其他设备可进行增材制造工艺以建立陶瓷部件。控制系统114，例如，可控制增材制造模块104、微波模块106及平台112的运作以分配、固化及结晶化供给材料110。在某些实例中，控制系统114可控制分配器118、辐射源120及微波源122的运作。图4为流程图，流程图绘示可用以分配供给材料、固化供给材料及使供给材料结晶化的工艺400。例如，可利用控制系统114，实施工艺400以控制增材制造设备100来分配供给材料110、固化供给材料110及使供给材料110结晶化。
工艺400始于分配第一层供给材料的步骤(400A)。例如，在操作步骤400A，控制系统114操作增材制造模块104以分配(400A)一层供给材料110。控制系统114可控制增材制造模块104的分配器118以分配一层供给材料110。供给材料110的第一层可均匀地分配(400A)在平台112上。
随后经由施加紫外线固化(400B)供给材料的第一层。控制系统114，例如，操作增材制造模块104朝向平台112发射紫外线以使操作步骤400A所分配的供给材料110的第一层固化，从而稳定供给材料110。控制系统114可启动增材制造模块104的辐射源120以发射辐射来固化供给材料110的可固化成分。
随后分配供给材料的第二层(400C)。控制系统114持续控制增材制造模块104而通过控制分配器118来分配(400C)供给材料110的层。在分配(400C)第二层之前，控制系统114可控制与平台112和/或分配器118相连接的致动器，以相对于平台112改变分配器118的垂直位置。尤其，控制系统114可控制该致动器以增加分配器118与平台112之间的距离，使得分配器118可定位在已分配的第一层上方及可在该第一层的顶部上分配第二层。
于某些实例中，在执行分配步骤400C之前，可重复进行分配步骤400A及施加步骤400B数次。例如，若辐射源120是UV光激光器，控制系统114可依序执行分配步骤及施加步骤400B以分配及固化供给材料110的第一层的一部分。重复步骤400A、步骤400B能让控制系统114操作增材制造模块104以分配及固化供给材料110的整个第一层。例如，分配器118可分配预定数目的供给材料110的三维像素，且预定数目的供给材料110的三维像素可以形成(form)供给材料110层的一部分。供给材料110层的所述部分可具有足够小的面积，使得来自辐射源120的光束可覆盖整个面积。在某些实例中，辐射源120发射的光束可涵盖整个可用建构区。在此种情况中，控制系统114执行分配步骤400A以分配供给材料110的整个第一层，且接着执行施加步骤400B以立即固化供给材料110的整个第一层。
在分配供给材料的第二层(400C)之后，接着对该供给材料的第二层施加UV辐射(400D)。类似于施加步骤400B，施加步骤400D可包括增材制造模块104和/或辐射源120的操作。
在某些实例中，辐射源120所发射的辐射可诱发顶层及位于该顶层下方数个层中的供给材料110的固化过程。因此，作为依序执行第一分配步骤400A、第一施加步骤400B、第二分配步骤400C及第二施加步骤400D的替代方式，控制系统114控制增材制造模块104依序地执行第一分配步骤400A及第二分配步骤400C。控制系统114随后执行单次施加步骤400B、400D，单次施加步骤步骤400B、400D可固化第一层供给材料及第二层供给材料两者中的供给材料110，例如同时地固化两者中的供给材料110。
在分配供给材料110的第一层及第二层(400A、400C)及施加紫外线(400B、400D)以固化该第一层及该第二层之后，对该第一层及该第二层施加微波(400E)。控制系统114，例如，可操作微波模块106以朝向平台112发射微波。如上所述，微波会造成供给材料110的陶瓷成分结晶化及蒸发供给材料110的可固化成分。因此控制系统114可在每次施加微波(400E)之间令分配器118分配(400A、400C)至少两层的供给材料110。微波于是可同时蒸发两层或更多层供给材料110中的可固化成分，及同时使两层或更多层供给材料110中的陶瓷成分结晶化。陶瓷成分结晶化会导致生成陶瓷结晶，而陶瓷结晶形成陶瓷部件。
在某些实例中，操作步骤400A至操作步骤400D使用增材制造模块104，及操作步骤400E使用微波模块106。因此，在操作步骤400A至操作步骤400D中，控制系统114可控制平台112、增材制造模块104及微波模块106，使得增材制造模块104可在平台112上分配供给材料110并将UV光导向平台112。当增材制造模块104能够分配供给材料110及引导UV光射向平台112时，可相对于平台112来定位微波模块106以使微波模块106不能朝向平台112发射微波。控制系统114，例如，可控制与分配器118和/或辐射源120、平台112及微波源112中的一者或多者相连接的一或多个线性致动器。于这些情况中，在准备操作步骤400E时，控制系统114可操作模块104、模块106和/或平台112，使得微波模块106可朝向平台112发射微波。亦可相对于平台112来定位增材制造模块104，以使增材制造模块104不能在平台112上分配及固化供给材料110。
在图4中所绘示的工艺400中，在已分配且已固化多个层之后施加微波(400E)。在某些实例中，在已分配且已固化供给材料110的每一层之后施加微波。
在某些实例中，陶瓷部件是由两层供给材料110所形成，因此仅需要操作步骤400A至操作步骤400E。虽然仅示出操作步骤400A至操作步骤400E，但工艺400可重复多次，如此可分配、固化及结晶化两层以上的供给材料110。可重复进行分配步骤(400A、400C)、施加UV光的步骤(400B、400D)及施加微波的步骤(400E)以建构出由三层或更多层供给材料110所形成的陶瓷部件。
在某些分配及固化三层或超过三层供给材料110的实例中，控制系统114可控制增材制造模块104以分配并固化供给材料110的这些层的各层中的可固化成分。在分配且固化所有待分配的用于层的供给材料110之后，控制系统114随后可控制微波模块106来施加微波以同时蒸发所有层中的可固化成分。因此，该微波在此情况下能够穿透该顶层及该顶层下方的至少两层。
在如本文所述增材制造设备100的某些实施方式中，增材制造模块104及分配器118可在平台112上分配单一类型的供给材料110。视情况需要，增材制造模块104及分配器118分配附加类型的供给材料。分配器118可分配第一供给材料及第二供给材料两者。可从分配器118的第一开口分配第一供给材料，及可从分配器118的第二开口分配第二供给材料。
两种供给材料各自包含可固化成分及陶瓷成分。该第一供给材料不同于该第二供给材料，该第一供给材料所含的陶瓷成分的密度可大于该第二供给材料所含的陶瓷成分的密度。该第一供给材料中的陶瓷成分与可固化成分的比值(ratio)与该第二供给材料中的陶瓷成分与可固化成分的比值不相同。在某些实例中，该第一供给材料的比值比该第二供给材料的比值大600％至1000％。
在第一供给材料中，可固化成分与陶瓷成分的质量比例可介于1比10至1比3之间。在第二供给材料中，可固化成分与陶瓷成分的质量比例可介于1比3至1比1之间。第一供给材料中的可固化成分与陶瓷成分的比值可比第二供给材料中的可固化成分与陶瓷成分的比值要大10％至1000％之间(例如10％至200％、200％至600％、600％至1000％之间)。
在某些实例中，第一供给材料的陶瓷成分包括聚甲基硅烷(polymethylsilane)，及第二供给材料的陶瓷成分包括[CH3(CH＝CH)SiO]4。在某些实例中，第一供给材料的陶瓷成分包括[SiH1.26(CH3)0.6(CH2CH＝CH2)0.14CH2]n，及第二供给材料的陶瓷成分包括Cp2TiCl2和/或乙烯基二茂铁(vinyl ferrocene)。
若仅使用一种供给材料，该供给材料可包括陶瓷晶种(crystal seeds)以提高结晶作用的速率及增进结晶作用的均匀性。若使用超过一种的供给材料，视情况需要，这些供给材料中的一者或两者包括陶瓷晶种。两种供给材料可包含不同的陶瓷晶种密度。分配在第一层及第三层的第一供给材料所具有的陶瓷晶种密度可大于分配在第二层中的第二供给材料的陶瓷晶种密度。在某些实施方式中，第一供给材料包括陶瓷晶种，同时第二供给材料不包括陶瓷晶种。
由于该第一供给材料所具有的陶瓷成分的比例大于该第二供给材料中的陶瓷成分的比例，因此第一供给材料结晶化所形成的陶瓷结晶可大于第二供给材料结晶化所形成的陶瓷结晶。增材制造设备100可利用第一供给材料与第二供给材料的陶瓷结晶之间的晶粒尺寸差异来促进供给材料层之间的粘接(bonding)与烧结。层之间晶粒尺寸的非均一性(heterogeneity)可增进供给材料层之间的粘接强度。图5A及图5B示出工艺500的实例，工艺500使用两种供给材料。尤其，图5A示意性绘示分配步骤与施加步骤及执行这些步骤中的各个步骤所需相对时间长度的图表。图5B示出工艺500的流程图。
工艺500始于分配第一层供给材料的步骤(500A)。第一层是由第一供给材料所形成。随后对第一供给材料的第一层施加UV辐射(500B)。接着分配第二层供给材料(500C)。第二层是由第二供给材料所形成。随后对第二供给材料的第二层施加UV辐射(500D)。最后，分配第三层供给材料(500E)，第三层是由第一供给材料所形成。随后对第一供给材料的第三层施加UV辐射(500F)。在操作步骤500G，施加微波以使第一层、第二层及第三层各层中的供给材料的陶瓷成分结晶化。分配步骤500A、分配步骤500C、分配步骤500E类似于文中所述的分配步骤400A、分配步骤400C，但差异处在于，分配步骤500C中所分配的供给材料不同于分配步骤500A、分配步骤500E中所分配的供给材料，而400A步骤、步骤400C中所分配的供给材料是相同的。
如图5A中所示，操作步骤500A至操作步骤500F各个步骤的操作时间可能相似。操作步骤500G的操作时间可能比操作步骤500A至操作步骤500F的操作时间中的各个步骤的操作时间相对要长。由于操作步骤500A至操作步骤500F各自限于用来分配及固化单层中的供给材料，然而操作步骤500G是对多层施加微波，因此操作步骤500G可能需要较长的操作时间，以使微波能在第一层、第二层及第三层各层内造成充分的结晶化作用。操作步骤500G的操作时间可能是操作步骤500A至操作步骤500F各个步骤的操作时间的两倍至四倍长。在某些实例中，施加UV辐射的时间长度可介于每层每0.01平方米施加0.1秒至每层每0.01平方米施加1秒之间。在某些情况中，施加微波的时间长度并不取决于层数。时间长度，例如，可介于1秒至20秒之间。
依序的操作步骤500A至500F能够让第二供给材料的第二层夹在第一供给材料的两层之间。尤其，第一供给材料的第一层(在操作步骤500A至操作步骤500B中所分配及固化而成)是位于第二供给材料的第二层(在操作步骤500C至操作步骤500D中所分配及固化而成)下方。第一供给材料的第三层(在操作步骤500E至操作步骤500F中所分配及固化而成)是位于第二供给材料的第二层上方。两种供给材料的布置方式产生在两层较高密度的陶瓷成分之间安置一层具有较低密度的陶瓷成分的供给材料层。
当微波源122对第一层、第二层及第三层施加(500G)微波时，微波源122借着施加微波可造成第一供给材料及第二供给材料的陶瓷成分结晶化，从而造成第一层、第二层及第三层各层中结晶化作用。相对于具有较高密度陶瓷成分的两层(即，第一层与第三层)中所形成的陶瓷结晶而言，具有较低密度的陶瓷成分的层(即，第二层)形成较小的陶瓷结晶。第一层及第三层中所形成的陶瓷结晶比第二层中所形成的陶瓷结晶大，例如大300％至2000％(例如，比第二层中所形成的陶瓷结晶要大300％至1200％、400％至2000％、1200％至2000％)。陶瓷结晶的尺寸的比例可取决于第一供给材料与第二供给材料中的陶瓷成分密度上的差异。
微波除了造成结晶化作用之外，微波亦可在陶瓷结晶之间造成烧结。由于施加微波，导致第二层中所形成的陶瓷结晶或数个陶瓷结晶可与第一层及第三层中所形成的陶瓷结晶或数个陶瓷结晶烧结在一起。相对于第一层及第三层中所形成的陶瓷结晶的晶粒尺寸而言，第二层中所形成的陶瓷结晶的较小晶粒尺寸可造成陶瓷结晶之间有较强的联结(bonds)。尤其，较小的晶粒尺寸可使陶瓷结晶更紧密地堆叠，因此当烧结陶瓷结晶时，有助于结晶之间产生较强的联结。
在操作步骤500A至操作步骤500G中分配、固化及结晶化第一层、第二层及第三层之后，可重复这些操作步骤以分配、固化及结晶化附加的层。如图5A及图5B中所示，若工艺500包括这些附加层，工艺500可包括步骤500H以开始分配另一层第一供给材料。工艺500接着可进行与操作步骤500B至操作步骤500G相似的操作步骤，并在操作步骤中固化新层，分配及固化后续的多层，及使新层的每一层暴露于微波下。
控制器及运算装置可实现文中所述的工艺400及工艺500、操作步骤400A至操作步骤400E、操作步骤500A至操作步骤500H及其他工艺和操作步骤。在某些实施方式中，设备100的控制系统114及控制器116可包括一或多个处理装置，一或多个处理装置连接设备100的各种不同部件，例如分配器118、辐射源120、微波源122和/或连接至这些系统的致动器，以产生发送给部件的控制信号。设备100的控制系统114、控制器116及其他的处理器和控制器可协调操作步骤及令设备100执行上述的各种功能性操作步骤或步骤顺序。这些处理器及控制器可控制设备100的增材制造模块104、微波模块106及其他系统的移动及操作。
可以数字电子电路或电脑软件、固件(firmware)或硬件来实施控制系统114、控制器116及本文所述的系统的其他运算装置部分。例如，控制器可包括处理器以执行储存在电脑程序产品中(例如，储存在非暂态机器可读取储存媒体中)的电脑程序。此种电脑程序(亦称程序、软件、应用软件或代码)以任何形式的程序语言(包括编译语言或直译语言)来编写，且可采用任何形式(包括作为独立程序或作为模块、部件、子程序或其他适合用于运算环境中的单元形式)来部署电脑软件。
控制系统114、控制器116及本文所述的系统的其他运算装置部分可包括非暂态电脑可读取媒体以用来储存数据对象，例如用来识别各层所应沉积的供给材料图案的CAD-相容文件。例如，该数据对象可为STL格式文件、3D制造格式(3MF)文件或增材制造档案格式(AMF)文件。例如，控制器接收来自远程电脑的数据对象。例如，当利用固件或软件控制时，控制系统114中的处理器可解译从电脑接收到的数据对象以产生用来控制设备100的部件以熔合各层的指定图案所需的信号。
尽管本案包含诸多具体实施方式细节，但这些实施方式细节不应视为对任何发明范围或请求保护范围上的限制，而是针对特定发明的特定实施方式的特征所做的描述。本案中于不同实施方式的内容中所描述的某些特征亦可合并实施成单一实施方式。反之，于单一实施方式的内容中所描述的各种特征亦可分别实施成多个实施方式或实施成任何适当的子组合。再者，虽然以上将特征描述成以某些组合方式来起作用且即使最初主张这些组合方式，但在在某些情况下可将所主张的组合中的一或多个特征从所述组合中割离，且该所主张的组合可以涉及子组合或子组合的变化形式。
由本文所述的工艺及操作步骤所形成的陶瓷部件可为陶瓷晶片。在某些实例中，该陶瓷部件为碳化硅单块体(monolith)、碳化钨单块体或其他陶瓷单块体。
陶瓷部件能提供调节盘(conditioning disk)，该调节盘可供用来调节抛光垫的系统所使用。该调节盘可嵌入或涂覆用作抛光剂的钻石颗粒以增进该垫的抛光或调节能力。可利用3D打印工艺来设定调节盘的形状(例如任何切割边缘的位置及曲率)。此外，可经由3D打印工艺来制造该调节盘的底表面的表面纹理，例如，该盘的底表面上的表面粗糙度或出现的切割特征)。
在某些实施方式中，增材制造设备100包括热源，该热源可加热平台112上的供给材料。热源可为加热灯，该加热灯朝供给材料发出热量以均匀地加热该供给材料。热源可替代地或额外地连接平台122以传递热给任何分配在平台112上的供给材料。当对供给材料110施加固化辐射时，来自热源的附加热量可提高固化速率。当对供给材料110施加微波时，附加的热量亦可用来提高烧结和/或结晶化的速率。
在某些实例中，外壳102配置成可容纳惰性气体，例如氮气。设备100可包括气体系统，该气体系统可使气体循环地进出外壳102。当供给材料110分配在平台112上时，该气体可改善结晶化工艺以减少结晶形成时的缺陷且从而增进供给材料110的陶瓷成分结晶生长的均匀性。
碳化硅是可使用文中所述工艺及操作步骤来建构陶瓷部件的陶瓷材料中的一实例。陶瓷材料的其他实例包括：金属氧化物，诸如氧化铈、氧化铝、氧化硅)、氮化铝、氮化硅；或者上述材料的组合物。供给材料110可为干陶瓷颗粒混合可固化成分。供给材料110可为悬浮于液体悬浮液中的陶瓷粉末或材料的浆料悬浮物。分配器118可分配在载剂流体中陶瓷化合物或陶瓷前驱物与可固化成分的组合物，且该载剂(carrier)流体可例如是高蒸气压载剂，例如异丙醇(IPA)、乙醇或N-甲基-2-吡咯啶酮(N-Methyl-2-pyrrolidone，NMP)。在施加微波之前或施加固化辐射之前，可先使该载剂流体蒸发。
已描述诸多实施方式。然而应当明白，仍可做出各种修饰变化。例如，
虽然所描述的是两个不同的模块(增材制造模块104及微波模块106)，但在某些实例中，该设备可配置成使平台无需在模块之间移动以用于施加固化辐射及微波。平台112可相对于分配器118、辐射源120及微波源122具有固定的水平位置。
分配器118、辐射源120及微波源122可定位在单一模块或打印头内，且单一模块或打印头可在平台112上方移动至不同位置。
感测系统126可包括其他合适的传感器以监视供给材料110。感测系统126可包括例如光学传感器，当因暴露于微波下而进行结晶化时，光学传感器可追踪陶瓷结晶的晶粒尺寸。感测系统126可替代地(alternatively)或额外地包括热电偶以检测平台112的温度。
因此，本案权利要求书的范围涵盖其他实施方式。

Claims (14)

1.一种用于形成陶瓷部件的增材制造设备，所述设备包括：
平台，用以支撑待形成的所述陶瓷部件；
分配器，用以在所述平台上方分配多个供给材料的连续层，所述供给材料包括可固化成分和陶瓷成分；
辐射源，用以朝向所述平台的顶表面发射辐射，所述辐射配置成在分配每一层时或在每一层分配完之后用来固化所述供给材料的所述可固化成分以形成固化的聚合物；
微波源，用以施加朝向所述平台上的所述连续层而引导的微波；及
控制器，所述控制器连接至所述微波源，所述控制器具有在操作中令所述微波源产生微波的非暂态电脑可读取媒体和/或电路，所述微波使所述供给材料的所述固化的聚合物蒸发且造成所述供给材料的所述陶瓷成分结晶化而形成所述陶瓷部件。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述控制器具有如下的非暂态电脑可读取媒体和/或电路：所述非暂态电脑可读取媒体和/或电路在操作中于每次施加所述微波之间使所述分配器分配至少两层的供给材料，使得所述微波同时蒸发所述至少两层的供给材料的所述固化的聚合物。
3.如权利要求1所述的设备，其中所述控制器具有如下的非暂态电脑可读取媒体和/或电路：所述非暂态电脑可读取媒体和/或电路在操作中于使所述分配器分配所有的所述供给材料的连续层之后，令所述微波源施加微波以同时蒸发所述供给材料的连续层的所述固化的聚合物。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述控制器具有如下的非暂态电脑可读取媒体和/或电路：所述非暂态电脑可读取媒体和/或电路在操作中令所述微波源施加微波，以使所述微波可透射的陶瓷结晶生长而形成所述陶瓷部件。
5.如权利要求1所述的设备，其中所述微波源配置成以多个频率发射所述微波，所述微波源配置成依序地以所述多个频率的每个频率来发射所述微波。
6.如权利要求1所述的设备，其中所述陶瓷成分包括液相陶瓷化合物。
7.如权利要求1所述的设备，其中所述供给材料是第一供给材料，所述可固化成分是第一可固化成分，所述陶瓷成分是第一陶瓷成分，及所述分配器配置成在所述平台的所述顶表面上分配所述第一供给材料及第二供给材料，所述第二供给材料包括第二陶瓷成分及第二可固化成分。
8.如权利要求7所述的设备，其中所述微波源经配置以使所述第一供给材料的所述第一陶瓷成分结晶化以形成第一陶瓷结晶及使所述第二供给材料的所述第二陶瓷成分结晶化以形成第二陶瓷结晶，所述第一陶瓷结晶大于所述第二陶瓷结晶。
9.如权利要求7所述的设备，其中所述第一供给材料中的所述第一陶瓷成分与所述第一可固化成分的比值大于所述第二供给材料中的所述第二陶瓷成分与所述第二可固化成分的比值。
10.如权利要求1所述的设备，进一步包括所述微波无法透射的外壳，所述外壳支撑所述平台并将所述微波源所发射的所述微波与环境隔开。
11.如权利要求10所述的设备，进一步包括所述微波无法透射且至少红外线可透射的窗，和红外热传感器，所述红外热传感器通过所述窗朝向所述平台的所述顶表面发射红外辐射，所述红外热传感器经配置以检测所述平台上的所述供给材料的温度。
12.一种用于形成陶瓷部件的增材制造方法，所述方法包括以下步骤：
分配多个供给材料的连续层，所述供给材料包括可固化成分和陶瓷成分；
在分配所述连续层的每一层时或在每一层分配完之后朝向至少一层的供给材料发射辐射，所述辐射经配置以固化所述供给材料的所述可固化成分用以形成固化的聚合物；及
施加朝向所述连续层而引导的微波，所述微波经配置以使所述供给材料的所述固化的聚合物蒸发且造成所述供给材料的所述陶瓷成分结晶化而形成所述陶瓷部件。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述陶瓷部件是碳化硅单块体或碳化钨单块体。
14.一种增材制造方法，所述方法包括以下步骤：
分配第一供给材料的第一层，所述第一供给材料包括第一可固化成分及第一陶瓷成分；
朝向所述第一供给材料的所述第一层发射辐射以固化所述第一层中的所述第一供给材料的所述第一可固化成分，用以形成第一固化的聚合物；
在所述第一层上分配第二供给材料的第二层，所述第二供给材料包括第二可固化成分及第二陶瓷成分；
朝向所述第二供给材料的所述第二层发射所述辐射以固化所述第二层中的所述第二供给材料的所述第二可固化成分，用以形成第二固化的聚合物；
在所述第二供给材料的所述第二层上分配所述第一供给材料的第三层；
朝向所述第一供给材料的所述第三层发射所述辐射以固化所述第三层中的所述第一供给材料的所述第一可固化成分，用以形成第三固化的聚合物；及
对至少包括所述第一层、所述第二层及所述第三层的多个层施加微波以使所述第一固化的聚合物、所述第二固化的聚合物和所述第三固化的聚合物蒸发，用以结晶化及烧结所述多个层中的所述供给材料的所述第一陶瓷成分和所述第二陶瓷成分。
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