CN110831711A - 模制方法及设备，特别是适用于金属及/或陶瓷 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于制造一模制层状产品的方法及设备，包括：打印一第一模具以定义所述产品的一层；用一铸造材料填充所述第一模具，从而形成一第一层；在所述第一层的顶部上打印一第二模具以定义一第二层；以及用一铸造材料填充所述第二模具在所述第一层上。所述铸造材料可以是一浆糊。继续选替的模具打印及铸造，直到形成一模制层状产品或部件产品。

Description

模制方法及设备，特别是适用于金属及/或陶瓷

技术领域

本发明，在其一些实施例中，涉及用于金属与陶瓷部件的增材制造的一种工艺及设备。

背景技术

现今增材制造或三维打印广泛用于制造原型部件以及用于小规模制造。熔融沉积建模(FDM)是一种广泛使用的技术，其中塑料细丝从线圈上解开、熔融以及通过铺放下来呈扁平线形式的喷嘴，以形成最终从三维物件出现的层。

另一种使用的技术是立体光刻。立体光刻技术是一种增材制造工艺，其工作成透过聚焦紫外线(UV)激光到光敏聚合物树脂的一个缸槽上。借助计算机辅助制造或计算机辅助设计软件(CAM/CAD)，所述UV激光用在绘制一预编程的设计或形状在所述光敏聚合物缸槽的表面上。因为光敏聚合物在紫外线下具有光敏性，所以树脂会固化并且形成所需的三维物件的一单层。对设计的每一层重复所述工艺，直到所述三维物件完成。

选择性激光烧结SLS是另一种增材制造层技术，并且涉及高功率激光，例如一二氧化碳激光的使用，以融合塑料的小颗粒成为具有一所需的三维形状的一物体。所述激光通过扫描一粉末床表面上部件的三维数字描述(例如，从一CAD文件或扫描数据)生成的横截面来选择性地熔化粉末状材料。扫描完每个横截面后，粉末床降低一层厚度，新材料层施加在其顶部，并且重复所述工艺，直到所述部件完成。

由于金属与陶瓷材料的相对高的熔化温度，所以金属与陶瓷材料更难用于增材制造程序。

因为逐层形成所述部件的建立工艺，所以与传统的生产工艺相比，例如机械加工等，增材制造技术通常缓慢。

DMLS–直接金属烧结激光是一种广泛使用的金属打印技术。非常薄的一层金属粉末散布在待打印的表面上。一激光在整个表面上缓慢而稳定地移动以烧结粉末。然后再施加并且烧结其他粉末层，因此一次“打印”所述物件一个横截面。以这种方式，DMLS通过一系列非常薄的层逐渐建立一三维物件。

三维金属打印的另一种方法是选择性激光熔化(SLM)，其中高功率激光完全熔化金属粉末的每一层，而不是只有烧结它。选择性激光熔化产生非常密集且牢固的打印物件。选择性激光熔化可以只用于某些金属。所述技术可用于不锈钢，工具钢，钛，钴铬合金与铝制部件的增材制造。选择性激光熔化是一个非常高能量工艺，因为每层金属粉末必须加热到所述金属熔点以上。在SLM制造期间出现的所述高温梯度还可能导致最终产品内部的应力与错位，可能损害其物理属性。

电子束熔化(EBM)是与选择性激光熔化非常相似的一种增材制造工艺。像SLM一样，它产生非常密集的模型。两种技术之间的区别在于，EBM使用一电子束而不是一激光来熔化所述金属粉末。当前，电子束熔化只能与有限数量的金属使用。尽管也可以使用钴铬，但是钛合金是这个工艺的主要原材料。

上述金属打印技术是昂贵的，非常慢的，并且受到建立尺寸及可以使用材料的限制。

粘合剂喷射三维打印技术广泛用于打印用于铸件的砂模具或生成复杂的陶瓷部件。它也称为金属增材制造技术。代替熔化材料，如同在选择性激光熔化(SLM)或电子束熔化(EBM)中进行的，所述金属粉末通过一粘合剂墨水选择性地结合，之后部分烧结及渗透。

在某些情况下，金属粘合剂喷射技术仅限于复合金属合金，特别是对于不锈钢–青铜合成物。

霍什内维斯等人在《通过选择性抑制烧结的陶瓷三维打印》中揭露一种用于陶瓷打印的技术，其中，与金属一样，一抑制材料在一陶瓷粉末层周围形成一个定义边缘的一边界，然后进行烧结。随后去除所述抑制层。

授予斯图尔特·乌兰的美国专利公开号2014/0339745A1揭露一种使用模具铸造制作一物件的方法，所述方法包括施加一滑剂混合物到使用“增材制造”所制造的一模具中，然后在燃烧内部具有混合物的所述模具。所述揭露内容讨论到铝酸钙与填料的重量百分比为10-60％的一合成物。

施塔普夫尔等人发表在材料科学及工程期刊A334(2002)187-192的通过金属与陶瓷浆料的凝胶铸造的快速原型化及制造，公开使用增材制造制作一蜡模，然后引入包含呈粉末状的最终部件材料的浆料。

粉末射出成型(PIM)是一种传统工艺，细粉状的金属(在MIM–金属射出成型中)或陶瓷(在CIM–陶瓷射出成型中)与一定量的粘合剂材料混合，以构成一种能够通过射出成型处理的一原料。所述模制工艺允许膨胀的复杂部件在单个步骤中且以大体积成形，所述复杂部件由于所述原料中所述粘合剂的存在而尺寸过大)。成型后，所述粉末-粘合剂混合物进行除去粘合剂的脱脂步骤，并且烧结，以使粉末致密。最终产品是用于各种行业与应用的小型组件。使用流变学定义所述PIM原料流的性质。当前的设备能力要求加工过程仅限于可以使用每次注射到所述模具中的100克或更少的典型量来模制产品。能够在PIM原料中实施的多种材料是广泛的。随后的调节操作是在模制形状上执行，其中去除所述粘合剂材料，以及扩散粘结所述金属或陶瓷颗粒，并且，致密化为在每个维度中具有典型15％收缩率的所需状态。由于PIM部件是用精密注射模具制作的，类似于塑料所用的模具，因此所述工具可是相当昂贵。因此，PIM通常仅用于较大体积部件。

特别期望找到一种使用陶瓷与金属实行增材制造的有效方法，所述方法相对快速，能够创造复杂的几何形状并且与多种材料兼容。

发明内容

为了建立迄今尚不可能用传统模制或机械加工技术实现的形状，或者为了使用已知增材制造技术难以或不可能使用的材料，或为了比已知的增材制造技术更快地成型，本实施例涉及结合增材制造与模制技术。

在实施例中，使用增材制造来制作一模具，然后用所述最终产品的所述材料填充所述模具。在一些实施方案中，用单独的模具分别构造所述最终产品的层，其中在一先前的层上制造一随后的层。所述先前的层实际上可以支撑所述新层的所述模具，并且为所述新层提供所述底板。

在一个实施例中，提供一种印刷单元，所述印刷单元具有用于三维打印材料以形成所述模具的一第一喷嘴，以及提供所述填充物的一第二独立喷嘴。可以调节所述第二喷嘴以提供不同尺寸的开口以有效地填充不同尺寸的模具。在其他实施例中，提供两个单独的涂抹器，一个用于打印所述模具，且具有三维打印所需的三个自由度，另一个用于在所述模具形成后填充所述模具。

一个实施例包括使用喷墨打印头透过利用蜡或任何其他热熔或热固性或UV固化的材料来打印所述模具，以及通过一自流平铸造材料的使用来整平浆糊铸件沉积层的可能性。用于整平所述铸件的一种替代方法是透过在模制之后振动铸造材料，而另一种替代方法包括使用机械工具(例如刮片或刮刀)来填充与整平所述模具。

根据本发明的一些实施例的一个方面，提供一种制造模制层状产品的方法，所述方法包括：

进行一第一模具的三维打印以定义所述产品的一层；

用一铸造材料填充所述三维打印的第一模具，从而形成一第一层；

在所述第一层的顶部上进行一第二模具的三维打印以定义一第二层；以及

用一铸造材料在所述第一层上方填充所述三维打印的第二模具；从而形成一模制的层状产品。

所述方法可以包括在形成所述第二模具之后及在打印所述第二模具之前精加工所述第一层；从而在所述第一层的所述精加工的表面上形成所述第二层。精加工是指干燥或硬化所述层，然后平滑或切割所述层表面以从所述模具上方去除多余的材料，例如多余的浆糊。

在一个实施例中，使用一模具打印材料来打印所述模具。

在一个实施例中，所述模具打印材料具有一熔点，所述熔点低于所述铸造材料的一熔点。

在一个实施方案中，所述铸造材料包括一第一群组的一个要素以及一第二群组的一个要素，所述第一群组包含蜡、粘合剂、硬化材料、一分散剂、一消泡剂、一单体、一低聚物、一引发剂、一活化剂、一稳定剂、一脱脂控制添加剂及一烧结控制剂，所述第二群组包含陶瓷及金属。

在一个实施例中，所述模铸材料包括一滑剂材料，或一铸造凝胶材料或一浆糊材料。

在一个实施例中，所述模具打印材料包括一粘度，所述粘度高于所述铸造材料的一粘度。

在一个实施例中，所述滑剂或铸造凝胶或浆糊是水性基或有机溶剂基的，并且可以是能量活化材料。

在一个实施方案中，所述铸造材料包括一亲水或一疏水成分。

在一个实施例中，所述填充包括灌注所述铸造材料到所述模具中。

在一个实施例中，所述灌注来自一灌注喷嘴。

所述方法可能包括根据所述待填充的所述模具中的一空间的一尺寸来选择所述灌注喷嘴。

在一个实施例中，所述填充包括进到所述模具中的所述铸造材料的射出成型。在一个实施例中，所述填充包括使用刮板或刮刀以散布所述铸造材料到所述模具中。本实施例可以使用接触所述模具表面以及抓住或推动所述浆糊的一刮板或一刮刀。另一种方法是保持所述刮板或刮刀在模具表面上方一点，并且抓住所述浆糊而不接触所述表面。

在一个实施例中，在不同的层中使用至少两种不同的铸造材料。

根据本发明的第二方面，提供一种用于打印一模具并且填充所述模具的一三维打印装置，所述三维打印装置包括：

一第一喷嘴，具有一第一尺寸，用于使用一第一模具材料对所述模具三维打印；以及

一第二喷嘴，具有不同于所述第一尺寸的一第二尺寸，用于灌注材料以填充所述模具。

根据本发明的第三方面，提供一种用于打印所述模具并且填充所述模具的一三维打印装置，所述三维打印装置包括：

一喷嘴，用于使用一模具材料三维打印所述模具；以及

一刮板，用于粘贴填充材料以填充所述模具。

根据本发明的第四方面，提供一种用于打印所述模具并且填充所述模具的一三维打印装置，所述三维打印装置包括：

一喷嘴，用于使用一模具材料三维打印所述模具；

一密封盖，用于密封所述模具；以及

一射出成型单元，用于注射填充材料以填充所述模具。

根据本发明的第五方面，提供一种制造层状模制产品的方法，所述方法包括：

制备所述层状模制产品的一平面图；

切割所述平面图成为多个层；

针对每一层规划一个模具；

针对连续的每一层，三维打印一各自规划的模具；以及

针对每个连续层，在形成所述各自三维打印模具之后，灌注一铸造材料到所述三维打印模具中以形成所述各自的层；以及

在各自接着的层上三维打印连续层状模具。

所述方法可能还包括在其上打印一连续的层状模具之前硬化每一层，另外地或可选替地，包括在其上形成一后续层之前抛光各自的层。

所述铸造材料选定为具有流变性质以流动及填充所述模具以及保持到所述模具的一内表面。

所述方法可能在产品的所有层已经形成之后使用热来稳定所述产品

所述方法可能包括去除各自的模具层。

所述方法可能包括加热或使用一溶剂从所述铸造材料中去除牺牲材料。

在一个实施例中，述铸造材料包括一粉末，所述方法包括施加热处理以烧结所述粉末。可能使用一热等静压工艺(HIP)以增加所述铸造材料的一密度。

根据本发明的第六方面，提供一种由金属或陶瓷制成的模制部件或产品。

除非另有定义，否则本文中使用的所有技术及/或科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。尽管与本文描述的那些类似或等同的方法及材料可以用于本发明的实施例的实践或测试中，但是下面描述示例性的方法及/或材料。在有冲突的情况下，以专利说明书及其定义为准。另外，材料，方法及实施例仅是说明性的，而不意味必然限制性的。

本发明实施例的三维打印装置的操作可以包括手动，自动或其组合来执行或完成所选择的任务。此外，根据实际仪器及本发明的方法及/或系统的实施例的设备，可以使用操作系统通过硬件，通过软件或通过固件或通过它们的组合实现数个选择的任务。

例如，根据本发明的实施例执行选择的任务的硬件可以实现为芯片或电路。作为软件，根据本发明的实施例选择的任务可以实现为使用任何合适的操作系统通过计算机执行的多个软件指令。在本发明的示例性实施例中，根据本文所述的方法及/或系统的示例性实施例通过数据处理器执行一个或多个任务，例如用于执行多个指令的计算平台。可选地，数据处理器包括用于存储指令及/或数据的易失性存储器及/或用于存储指令及/或数据的非易失性存储器，例如磁硬盘及/或可移动介质。可选地，还提供网络连接。还可选地提供显示器及/或用户(使用者)输入设备，例如键盘或鼠标。

附图说明

参考附图，仅作为示例在此描述本发明。现在特别详细地参考附图，应强调，显示的细节仅作为示例，并且作为本发明的实施例的说明性讨论的目的。在这方面，采用附图的描述使本发明的实施例如何实践对于本领域技术人员而言是显而易见的。

在附图中：

图1A根据本发明实施例是说明用于制造层状模制产品或部件的程序的简化流程图。

图1B是显示图1A的程序的更详细的实施例的简化流程图。

图2是显示使用本实施待制作的部件的平面图的简化图。

图3根据本实施例是显示切割图2的部件以进行分层制造的示例性方式的简化图。

图4是显示用于制造图2的部件的第一层的打印模具的简化图。

图5是显示为了形成图2的部件的第一层在图3中所制作的模具的铸造的简化图。

图6是显示图2的部件的第二层的模具的打印的简化图。

图7是说明图6所制作的模具的铸造的简化图。

图8是显示在去除模具之后根据图2制作的部件的简化图。

图9根据本实施例是用于制造分层模制部件或产品的双工作站线性装置的简化图。

图10是图9的装置的一种变型，其中模具打印及灌注涂抹器组合成单个操作涂抹器。

图11及图12分别是图9的装置的变型的正视图及俯视图，图9的装置具有打印站与灌注站以及两个平台，每个平台均位于单独的轨道上。

图13是基于四工作站转盘的图9的装置的变型。

图14是图9的装置的一种变型，图9的装置还结合一个使用可以选择加热的滚筒的表面精加工站。

图15是图9的装置的变型，其中刮板或刮刀接触模具表面并且散布浆糊以填充模具。

图16是图15的装置的变型，其中刮板抬升在模具表面上方。

图17是图9的装置进一步包括切割器的变型。

图18根据本发明实施例是图9的装置的变型，其中使用射出成型去填充打印的层状模具。

图19根据本发明的实施例是显示的用于检测及校正故障层的程序的流程图。

具体实施方式

本发明在一些实施方案中涉及用于金属及陶瓷的增材制造的工艺及设备。

在详细解释本发明的至少一个实施例之前，应当理解，本发明的应用并不一定限于以下描述及/或在附图及/或示例中阐述的组件及/或方法的构造及布置细节。本发明能够具有其他实施例，或者能够以各种方式实践或执行。

现在参考附图，图1A根据本实施例是显示制造模制层状产品的方法的简化流程图。第一方框10指示打印一第一模具以定义所述产品的一层。可以使用已知的增材制造技术打印所述模具，这将在下文中更详细地讨论。方框12表示灌注一铸造材料以填充在方框10中打印的所述模具。所述铸造材料然后可能形成所述最终模制层状产品的一第一层。

在方框14中，然后打印一第二层模具在所述第一层及/或所述第一模制层上。在某些情况下，所述第二层在至少一个维度上小于所述第一层，使得所述第二层模具沉积在第一层的所述铸件上。如下面将更详细讨论的，所述铸造层可能硬化以支撑打印，或者所述第二层模具的打印可能等待直到所述第一层足够干燥，或者硬化成支撑所述第二层模具。

在方框16中，更多的铸造材料灌注到所述第二层模具中以形成所述产品的所述第二层。如方框18所示，根据需要多次重复所述程序，以形成具有所需层数的一模制层状产品。应当理解，不同的层可能是不同的厚度。

灌注后，可能选择性地以20与22所示的精加工工具来精加工或抛光所述铸造层的所述新表面。

可能使用强度足以保持所述铸造材料在铸造温度及其他铸造条件下的任何标准模具打印材料来打印模具。任何标准的三维打印技术，例如熔融沉积建模(FDM)或喷墨打印，都可以用于打印所述模具。

在实施例中，所述模具打印材料具有一熔点温度，所述熔点温度低于铸造材料的一熔点，使得一旦产品准备好就可以使用加热来清除所述模具。举例来说，模具可以使用蜡，并且所述铸造材料可能是相较蜡具有一更高熔点的任何合适的铸造材料。如果使用烧结，则所述铸造材料可能是任何可以烧结的材料，包括陶瓷，金属及某些情况下的塑料。

同样，可以使用任何可以用在绿色阶段的材料，并且这种材料对于陶瓷模具特别有用。

在实施例中，趋势可能是所述工艺加热超过一期望温度。因此，可以使用冷却工艺，例如使用空气流。

铸造材料通常可能是可以填充一模具的任何材料，并且随后可以通过例如干燥或冷却，或通过任何能量活化转变反应或烧结以赋予所述产品具有需要的属性。硬化方法可能包括蒸发或活化反应，包括能量活化，热固性或UV固化等。可以使用IR，微波或UV辐射以及用热空气吹。

在实施例中，所述铸造材料可能是活化以赋予硬化的蜡或单体或低聚物的混合物或干燥以硬化所述铸造材料的聚合物乳液或溶解的聚合物，以及一陶瓷粉末或一金属粉末或一材料的混合。因此，所述层可以由一材料的混合物形成，以达到特定的机械或其他属性。然后可能加热最终产品以熔化所述模具材料，或者可能浸入溶剂中以溶解所述模具，然后可能浸入溶剂以过滤出部分所述添加剂，并且可能加热至一更高的温度以除去所述粘合剂且还可能进一步烧结以熔融所述粉末，甚至可能进行诸如HIP(热等静压工艺)之类的其他常见热处理。因此，本实施例可能提供一种制作模制陶瓷或金属或化合物产品的方法。

一滑剂，浆料或浆糊混合物是陶瓷或/及金属颗粒，可选地是几种粉末的混合，在一液体载体的悬浮液，所述液体载体例如水或一有机溶剂，例如聚烯烃，酒精，乙二醇，聚乙二醇，乙二醇醚，醋酸乙二醇醚及其他，并且铸造材料可能包含一混合物，例如以粉末或粉末混合物的重量达60-95％的一水性基或溶剂基的组合物。

凝胶铸造是一种陶瓷成型技术，用于制造高性能的复杂形状的陶瓷产品。凝胶铸造中使用的工艺类似于经常在传统陶瓷成型工艺中使用但调适成实现高强度及良好机械属性的工艺。凝胶铸造涉及使用以粉末形式包含最终部件材料的浆料，并且涉及例如去除内部气泡的步骤，以实现所述目标属性。

所述浆糊是粉末及有机材料在液体中的一分散体，并且可以具有流变性质以能够从一侧流动且填充所述模具，并且能够在所述模具界面表面处适当地铺设到所述沉积的模具材料上。

在所述凝胶铸造硬化工艺中，所述铸造材料具有剪切稀化及触变性，以确保适当的流动并且填充所述模具。为了增加所述滑剂的粘度，并且在它沉积时尽快固化所述热铸造材料，所述预模制及铸造材料的温度偏低。所述铸造材料与模具材料不能相混溶。实施例可能使用具有一疏水性铸造材料的一水性基滑剂材料，反之亦然。可以保留一些表面润湿特性，以控制及复制较小的特征尺寸。

一种模具设计方法可以允许减少所述滑剂铸造材料上的所述模具材料的所述负荷。所述设计工艺的工程可能确保所述沉积的模具材料的所述重量分配到尽可能大的区域上，以支撑所述结构。

一种额外的硬化程序可以使用一能量活化工艺，即所述沉积的滑剂的硬化，可能使用例如热固化、UV固化的方法，通过干预来改变物理条件，例如干燥或聚合转变反应，来实现所述硬化程序。

在实施例中，所述模具打印材料可能具有高于所述铸造材料的所述粘度的一粘度，使得当注入所述铸造材料时所述模具保持完整。所述铸造材料可能具有良好的润湿性以适当地填充所述模具。

在实施例中，所述铸造材料可能在室温下具有低粘度以及模具材料的良好润湿能力。在使用例如热固化、UV固化的方法通过干燥或聚合转变反应沉积后所述铸造材料可能被硬化。所述铸造材料还可具有低收缩率及良好的脱脂属性。

在实施例中，所述铸造材料可包括一亲水或疏水成分。

使用凝胶铸造或干燥或聚合的过渡反应等工艺，可以建立具有牢固层状粘结而没有机械或化学缺陷的一产品。

铸造或灌注可能在一高温下进行，严格控制材料以提供必要的机械属性。灌注可能使用由一分配控制单元组成的一液体分配系统。可能根据子模具的参数，例如体积，溢流系数等，设置所述填充材料的数量。然后，可能通过机械手段，例如一刮板或刮刀，或者以一可选的振动程序在自身的自流平特性下，整平所述铸造材料。

灌注后，可能通过IR能量活化所述材料一温度，所述温度产生一更稳定状态，例如一硬化状态，在30–150℃的范围内。可选替地，所述材料可能通过UV等被能量活化。所述材料因此硬化。

稍后，可以通过曝光所述组件于一较高的温度，或者使用具有一酸性的一化学溶解工艺，或通过浸入溶剂以溶解所述模具材料或其他工艺，来移除所述子模具，即所述单独的层的所述模具。对于一蜡基模具的情况，合适温度可能在50–250℃的范围。

一脱脂及烧结阶段可能涉及提高所述温度，以使所述铸造材料的所述活性部分脱脂及烧结，并且根据所述实际材料及所述最终产品需要的机械属性，脱脂及烧结的典型温度在200℃–1800℃的范围。

根据本实施例一种提出的工艺，在高剪切力及受控温度下铸造一浆糊铸造材料。在此实施例中，所述浆糊铸造材料可能沉积在滑剂铸造材料的所述先前层上，以较高粘度、硬度铸造所述滑剂铸造材料并且可能在一较低温度下铸造。

由于两个连续的层由相同的材料组成，因此可以预期它们共有属性。通常，铸造材料是水性基或有机溶剂基的，并且允许材料分散。

干燥、脱脂及烧结可能在烤箱中进行，烤箱可能整合在一单个装置中，也可以个别提供。

现在更详细地考虑根据图1A的工艺。

所述工艺可以使用一铸造材料及一模具材料。所述模具材料例如可能是在300℃以下冻结且具有一明显熔点的任何材料，例如矿物蜡。可以通过任何受控的增材制造工具施加所述模具材料，例如上述的FDM或喷墨技术，并且因此从适合此类工艺的材料中选择。

所述铸造材料可以由分散在牺牲材料中的一功能性粉末组成。可能选择一铸造材料浆糊，所述铸造材料浆糊相较于所述对应的模具材料熔点及所述对应的凝胶温度在一较低温度下冻结。例如，合适的PEG等的混合物可能用作所述牺牲材料以达到必要的凝固点与熔点的组合。作为替代，可能使用一单体或低聚物硬化，或者可选替地涉及通过干燥的硬化，所述单体或低聚物通过能量活化、通过一过渡反应而聚合。

在高于所述凝固温度且低于所述模具材料熔点温度的一温度下，诸如一浆料或浆糊之类的铸造材料可能胶凝。可选替地，可能使用一自硬化的铸造材料，例如：环氧低粘度单体及/或具有合适硬化剂的低聚物及/或具有合适交联剂的丙烯酸及/或甲基丙烯酸单体。

为了确保所述第一层铸造材料，例如浆料或浆糊，的稳定性，所述浆料或浆糊可能设计为具有流变属性，使得所述仍不流动的材料表现为一硬凝胶，并在需要时包括适当的剪切稀化及触变性，使得所述粘度可能会或可能不会变化。

所述粘结材料可以包括一液体载体，所述液体载体是一浆料或浆糊的所述流动部分，并且用作一功能性硬化剂，并且可能在一最后阶段包含有机添加剂，可能在<700℃下干燥即分解，以便于不再需要时移除。

所述功能性粉末是构成所述最终产品主体的所述金属或/及金属氧化物或陶瓷。可以选择在>500℃下对所述材料热处理以在所述牺牲材料消失之后熔融所述粉末以形成所述最终的固化主体。

现在参考图1B，以及所述工艺包括如方框10所示的所述模具的建立，其中三维打印可能使用以下任何一种：m.p.>60℃UV/EB固化的丙烯酸的矿物蜡，甲基丙烯酸，热固化的环氧树脂，聚氨酯等，以形成所述模具部件。

一托盘放置定位，并且所述第一层模具子部件建立在所述托盘上。

然后用所述铸造材料以液态或浆料型态或浆糊型态填充12所述模具。可能在一高剪切力下灌注所述铸造材料到所述模具中，或者在实施例中可能注射所述铸造材料到所述模具中，以确保与所述模具壁的紧密接触，从而确保所述模具的适当与完全填充。所述模具本身的机械强度可能足以应付所述注射力。

所述现在形成的(n-1)个子部分或层为所述下一个，所述第n个，子部分提供一基础。

可能需要固化或硬化23所述铸造材料浆料或浆糊，以使所述层能够承受模具材料所述随后的层的负荷。在其他情况下，已经形成的所述层的所述粘度可能足够。固化或硬化可以通过使用以下任何一种或多种方式达成：

1.保持所述铸件的所述温度够低，以冻结已经从上一层铸造的所述浆料或浆糊。

2.使用一热固性工艺，例如使用环氧树脂及/或丙烯酸及/或甲基丙烯酸可交联单体，硬化所述铸造材料浆料或浆糊。

3.通过活化一聚合反应或在某些情况下使用所述工艺另一部分的热量来硬化所述浆料的所述表面。

4.使用一干燥工艺，例如涉及红外线辐射的一工艺，硬化所述铸造材料浆料。

5.加热以蒸发所述粘合材料，例如溶剂或水。

然后通过打印下一个模具层14来继续所述工艺。

所述第二模具层可能打印在所述先前铸造浆糊材料的所述表面上，并且也可能建立在来自所述先前层的模具材料上。

下一阶段，是以类似于对所述第一层进行的方式，填充第二模具层-16。也可能根据需要进行固化24。

对于所述产品中需要的每个附加层，重复硬化、打印及填充的阶段-18。

所述最终产品或产品部件的所述形状内的所述硬化铸造材料浆糊现在嵌入到子模具中。

所述最终部件现在可能是稳定化的25。在停止所述剪切力时，所述浆料或浆糊可能开始胶凝及硬化，因此对所述铸造材料产生绿色强度及/或活化硬化剂以赋予绿色强度。绿色强度是可赋予一压实粉末的所述机械强度，以使得所述粉末承受烧结前粉末经受的机械操作，而不会损害其精细的细部及锋利的边缘。

如果进行所述凝胶铸造程序，则通过热聚合产生所述最终的绿色强度。热聚合可以在高于所述硬化的浆料凝固点且低于所述模具材料的熔点的一高温下进行，并且在允许选择这样温度的合适条件下进行。

然后可能移除所述模具材料-26。移除可以涉及加热所述产品以及模具到所述模具的所述熔点，使得所述模具材料液化并且可以被收集以重复使用。可选替地，可能通过化学溶解除去所述模具。

在所有模具及子模具部件的生产中，可以提供一个用于收集熔化的模具材料，例如矿物蜡，以供再利用的水槽。

通过可控地加热至最佳温度，例如，通过蒸发及/或分解所述牺牲材料，诸如载体液体及有机添加剂，一旦所述模具被移除，则去除所述浆糊的所述牺牲材料-27。

在去除所述牺牲材料之后，所述活性材料的所述粉末可能熔融成固体形态。可能使用一种热处理-方框27-例如烧结，以获得所述产品的所述期待的最终属性。如上所述，可能使用400℃至1800℃之间的示例性温度，特别是超过500℃的温度。

现在参考图2，图2是简化图，说明期望制造的一产品的一蓝图30。所述产品具有下环32，中间环34及上环36，其中所述下环具有一较大半径，所述中环具有一较小半径，而所述上环具有一中等半径。

现在参考图3，图3说明制作所述产品30的一种方式。对于分别待制造的每个层，使用图1A-B中概述的所述程序，可能将所述产品分解成多层。一种可能性是选择一固定的层厚度，并且制作所述固定的厚度必要的层数，但是为此，下环32的所述上边界38应正好落在一个层边界处，因此，层厚度变为所述Z轴分辨率，所述Z轴分辨率为所述Z轴中的所述部件维度提供一限制。

另一种可能性是将每个环32、34与36制造成一个别的层，但是然后可能需要用于所述第三层的所述模具的一支撑结构，否则所述第三层会悬挂在空中。

在当前示例中，环32被制造为一单个第一层40，并且所述两个环34与36一起被制造为一单个第二层42。

现在参考图4，并且为所述下环部分32三维打印一个模具44。所述模具包括一底板46及一围边48。

图5说明填充有一铸造材料50的图4的所述模具44。所述铸造材料可能是一组合粘结剂及添加剂，可能是一蜡及一金属或陶瓷粉末，所述铸造材料在所述边缘48内所述底板46上方填充所述模具。所述铸造材料可能从喷嘴52灌注，根据本实施例所述喷嘴52可能是一专用装置的部分，如下面将更详细讨论的。

现在参考图6，图6说明根据图2的所述示例的所述第二层的所述打印。打印一单个模具部件60，所述单个模具部件60具有一单个外半径，所述单个外半径超过所述上环36的所述半径。在内部，模具60的一下部62具有一半径，其等于中间环34的半径，并且模具60的上部64具有一半径，其等于上部环36的半径。所述模具部分60位于通过所述铸造层50的灌注创造的所述表面上，所以所述产品的所述现有表面提供支撑，并且而无需额外支撑结构。如上所述，在一个实施例中，所述铸造层的所述粘度可能足以支撑所述新的模具部件60，或者在一选替实施例中，在放置所述新的模具部件之前所述第一层可能首先硬化。

现在参考图7，以及可能使用更多与所述下部件所用的相同铸造材料来填充所述上部模具部件60，因此形成所述产品的上部及中间环。可选替地，不同铸造材料可能用于不同层。

可能加热或脱胶或烧结所述模具及铸件的组合，以除去所述模具及蜡，以除去粘合剂，以及熔合在铸造材料中的粉末。最后，在所述蜡熔化之后，如图8所示，所述产品70从所述铸件中显露。

现在参考图9，图9显示出用于打印一模具及用一铸造材料填充所述模具的一三维打印及填充装置的部件。一挤出机组件80具有一喷嘴81，所述喷嘴81具有适合于如上所述使用一第一模具材料打印所述模具或模具部件的一喷嘴尺寸。为了简单起见，显示出一个打印喷嘴81，但是可能提供任何合适的数量。所述挤出机组件80可能是例如能够以三个自由度移动的一标准三维挤出机组件。更具体地说，针对所述托盘与所述涂抹器之间的相对运动可能提供三个自由度，并且大多数FDM打印机都具有用于所述挤出机的一XY工作站以及一Z轴。所述挤出机组件可能具有任何期望数量的喷嘴。

为了一旦所述模具成形就灌注所述铸造材料到所述模具中，提供一铸造材料涂抹器82且所述铸造材料涂抹器82可能包括一单个灌注喷嘴84。喷嘴84按尺寸做成以有效地用铸造材料填充所述模具，所以不通过与所述模具材料相同的技术施加所述铸造材料。因此，一相对粗糙的技术用于所述铸造材料，并且一相对精细的技术用于所述模具。所述模具定义所述几何形状，并且所述铸件提供所述部件的所述属性。可能提供所述灌注喷嘴以达成需要的填充量、最小直径等。

可以提供多个喷嘴以加快填充速度，并且仍然允许精确填充。

在一实施例中，在所述铸造材料为一浆糊状的情况下，所述浆糊可能灌注到所述空腔的内部或外部，然后可能通过沿着所述空腔边界移动一刮板来填充所述空腔。

更详细地，所述装置可能包括两个主要子系统。

1.一种增材制造系统(AMS)80，可能基于FDM、喷墨及其他公知的方法并且制造所述子模具。所述系统可能在参照所述建立托盘时涉及至少三个自由度。根据本发明的实施例，所述子模具可能由一矿物蜡或类似材料制成。

2.一种基于灌注系统82的液体分配系统(LDS)，其中用于制作所述部件的所述铸造材料被铸造或灌注到所述模具中。部件材料可以是金属，陶瓷或如上所述的其他材料的任何液体悬浮物或浆糊。

根据一预定值，例如取决于待填充的所述子模具的体积，以一控制的方式分配液体形态的所述铸造材料。

还根据相对于所述子模具的优选填充位置来确定所述灌注系统82的位置。所述灌注系统相对于所述建立托盘典型地可能具有至少两个自由度。在某些情况下，可能提供一第三自由度。

可能提供一振动表面以振动所述模具，并且确保灌注的所述材料在所述模具内均匀分布与流平。可能提供例如红外线灯或热风单元的一硬化单元，以加热所述模及铸造材料，并且确保所述材料充分硬化。

生产部件之前的第一步包括准备数字化制造文件以反映所述蓝图。所述部件划分或切成用于所述单独层的子部件。对于每个子部件，准备一个子模具文件。

然后发送每个子模具文件到所述增材制造系统(AMS)进行打印。所述子模具建立在所述装置托盘上。然后移动所述托盘到所述LDS位置，以及分配材料到所述子模具中以填充里面定义的空间。一旦完成所述工艺，所述装置托盘返回到所述下一个子模具文件被发送到的所述ADS位置。所述新的子模具建立在刚灌注的所述层的顶部，并且所述程序逐层重复，直到制作所有子部件。

有多种产生子文件的方法。每个文件必须“合法”，意味着可能通过所述设备中使用的所述相关增材制造方法物理地生产一子模具，并且可能通过插入铸造材料到所述模具中来制作一物理子部件。非合件可法文能例如包括易于塌陷的模具形状。

在一个实施例中，可以根据所述装置的一选择的Z分辨率产生子文件，意味着选择一预定的层高度。举例来说，如果所述装置的所述选定分辨率是0.2mm，则可能通过所述软件切割产品成单独的0.2mm子部件文件，并且相应地制备子部件。可能根据所述部件几何形状质量要求变更所述厚度。

在另一个实施例中，可能根据可以适当地用铸造材料填充的最大子模具深度来定义子部件。

另外，在所述热处理工艺期间根据所述部件的收缩率可能缩放所述子模具文件。

然后子模具及子部件的所述组件带到一热处理单元。根据一个实施例，热处理可以包括以下步骤：

1.升高所述温度以融化所述蜡。

2.浸入溶剂或气体中以溶解或过滤部分所述粘合剂及/或提高所述温度以进行脱脂。

3.再次升高所述温度以进行烧结。

4.根据材料与质量要求按要求添加热处理。例如，热等静压可能改善所述部件的密度。铝部件可以回火及熟成等。

作为上述的选替方案以及熔融以除去所述蜡的使用，利用溶剂可能除去所述蜡。作为另一选择，可能使用熔融与利用一溶剂的结合。

如所示，所述模具部件85打印在一托盘86上，所述托盘86依序位于移动的平台88上。所述平台在所述三维打印头80与所述灌注喷嘴84之间的线性轴90上移动。对于一单个部件，所述平台可能在两个位置之间每一层移动一次。作为一线性轴的选替，所述平台可能是旋转的并且可能在所述两个位置之间旋转。

在另一个实施例中，可能在所述平台的所述路径上设置多个工作站，所以可能有数个打印位置及数个填充位置，并且可能并行地打印多个部件。

在另一个实施例中，可能在所述平台的所述路径上设置多个工作站，所以可能有数个附加的工艺位置，例如一IR工作站，一抛光工作站等。

所述灌注喷嘴84可能是可移除的，并且在实施例中可能与其他不同尺寸的喷嘴互换，所以使用合适的填充率可能有效地填充全部不同规模的产品。

现在参考图10，图10显示出图9的装置的变型的简化图，其中所述打印头80及所述灌注喷嘴82组合成带有打印喷嘴81及灌注喷嘴84的一单个双重用途操作单元89，但是不必同时操作。

所述单元89相对于所述托盘可能具有三个或更多个自由度，以打印所述模具，然后填充所述模具。

图11及图12分别是图9的装置的变型的正视图及俯视图，所述装置具有一打印站及一灌注站以及两个平台，每个平台均位于一各自的轨道上。图11是显示出两个托盘90与92的简化示意图，每个托盘在所述喷嘴之一的下面的位置。托盘90在打印模具部件96的打印头94下方。同时，托盘92在灌注单元98下方，所述灌注单元98灌注铸造材料到模具部件100中。托盘92可能先前已经在打印头94下方，以打印所述模具100。因此，通过填充一个模具同时打印另一个模具，可能达到所述打印机的较高利用率。

在图12中，第一托盘110在所述打印头114与所述灌注单元116之间承载模具部件117的第一平台112上行进。同样，第二托盘118在所述打印头114与所述灌注单元116之间承载模具部件121的第二平台120上行进。所述托盘与平台沿在本文中称为x方向的一第一轴线内行进。所述印刷头114及所述灌注单元116在所述两个平台之间的第二轴线内行进，所述第二轴线可能垂直于或实质上垂直于所述平台的所述行进方向。所述打印与灌注单元的所述行进方向在此表示为y方向。桥122与124可能分别承载所述头部114与灌注单元116。同样地，轨道或轨道126与128可能承载所述平台112与120。所述打印头114相对于托盘及涂抹器典型地具有三个自由度，并且同样适用于本文中的所有实施例。

在图12的实施例中，每个平台从模具打印位置移动到灌注位置，并且所述打印头与灌注单元从一侧移动到另一侧，所以可以依次打印及灌注每一侧，从而允许以所述打印头的高利用率并行制造两个部件。

在一个实施例中，所述平台可能被固定，并且所述头部可以在所述x方向上移动。所述头部或所述平台其中一个可能在所述y方向移动。

现在参考图13，图13基于一转盘130说明所述打印及灌注装置的一个实施例，所述转盘130具有四个工作站132、134、136与138。所述转盘旋转并且每个托盘到达用于模制部件打印的工作站132，以及用于灌注的工作站134。注意，在所述工艺本身期间，所述部件是固定的。所述转盘可以在每个工艺之间一个工作站与下一个工作站之间旋转所述角度。所述其余两个工作站136与138标记为选择性工艺。一种可能性是它们可能设置有第二打印头与灌注单元，以使容量加倍。另一种可能性是，工作站136可能包括一精加工单元，以精加工灌注在工作站134上的所述表面，并且工作站138可能在高温真空中提供加热或烧结，转盘通常不包括所述加热或烧结，因为它花费数小时。

所述选择性的工作站的其他用途是可能预期的，并且所述转盘不限于四个工作站。因此，可能添加可以并行完成各种互补工艺的工作站，例如UV固化，IR热硬化，热风干燥，微波干燥，冷却，展平或抛光或精加工等。

现在参考图14，图14显示出具有一第三工作站或工艺位置的一个线性实施例。所述平台141或承载托盘143与模具145的平台在打印头140下方的一第一位置，灌注单元142下方的一第二位置及滚筒144下方的一第三位置之间移动。所述滚筒可能在灌注之后使所述铸造材料146平滑。可以回想起，所述铸造材料可能是高粘度的，因此可能会堆积，而不是像一低粘度材料那样发现其自身水平。可选替地，可以如本文其他地方所描述的，刻意地填充所述模具至所述模具的所述顶部上方的一定边缘。因此，在开始所述下一级别之前或为了完成所述产品或部件，可能需要进行铺平。所述滚筒可能用于压平所述模具及/或所述模具的所述填充，即铸造材料。为了进行压平，加热所述滚筒到60–140℃的示例性范围的温度。

将理解的是，所述精加工工作站可能结合到使用一转盘的实施方式以及线性实施方式中。

现在参考图15，图15说明托盘160承载模具部件或子模具162的另一实施例，并且提供一块的浆糊164以填充所述模具。刮板166在整个所述模具的所述顶部擦过糊剂，推动它到所述模具中的空间168，因此同时填充所述模具并且精加工所述表面。作为一刮板的替代，可以使用一刮刀。

所述刮板可能与一灌注喷嘴结合一起作为一个额外的工作站，以便所述灌注的使用可能使所述浆糊带入所述空间，然后所述刮板可能推动所述浆糊填充所述空间。

浆糊分配可能用于提供所述块状物164，例如使用浆糊分配喷嘴。所述喷嘴可能沿着需要材料的地方分配材料，然后，所述刮板166可能推动所述浆糊到所述模具内的所述空腔，并使所述层平滑到位。可选替地，所述浆糊可能直接分配到所述空腔中，例如使用一排分配器，像一打印头一样在所述模具内的所述空腔移动，然后用所述刮刀使所述层平滑。

可能以任何期望的分辨率提供所述分配器的行。所述分配器可能相对于刮刀运动或工作站运动以一定角度移动。

如图15所示，所述刮板或刮刀可能压在所述模具表面上。

现在参考图16，图16与图15相同，除了所述刮板或刮刀与模具表面间隔开，例如在1至100微米之间，以容许所述模具的非接触填充。如图15，托盘160承载模具部件或子模具162，并且提供一块浆糊164以填充所述模具。刮板166在整个所述模具的所述顶部擦拭浆糊，推动它到所述模具中的空间168，因此同时填充所述模具以及精加工所述表面。由于所述刮板与所述模具之间的所述空间，一薄浆糊涂层可能在所述模具表面的所述上部延伸。

现在参考图17，图17显示出具有一第三工作站的一替代线性实施例。所述平台141或承载托盘143与模具145的平台在打印头140下方的一第一位置，灌注单元142下方的一第二位置及抛光机或切割机150下方的一第三位置之间移动。在灌注及/或模制之后，所述抛光机切断所述铸造材料146的所述多余部分。

应当理解的是，所述抛光器可能结合到使用一转盘的实施例中。所述抛光器150可能是诸如一CNC工具的一加工工具，例如一飞刀，其在所述铸造材料已经灌注并且已经硬化到一预定高度，例如超出所述子模具上边缘0.05毫米之后，经过所述子模具并且抛光所述子部件。

现在参考图18，图18说明用于填充一模具的另一替代方案。托盘170承载包含待填充空间174的子模具或部件模具172。密封板176被密封在所述模具上方，并且包括用于射出成型到所述空间中的管线178。特别地，注射可能使用粉末射出成型(PIM)。粉末可能是粉末冶金(PM)粉末，例如金属射出成型(MIM)粉末。对于图17的实施例及本文所述的其他实施例，粉末可能是大颗粒与小颗粒的一混合物。

在所述线性或所述转盘实施例中，射出成型可能提供作为一附加工作站，或者可能是用于填充所述模具的所述主要工作站。

现在参考图19，图19是显示出自测试程序180的简化流程图。在程序180中，检查所述最后放置的层182。通常，所述检查可能涉及平滑度的测试，例如通过使用一诊断摄像机成像。如果在判定方框184中检测到一损坏或缺陷，则切除所述受损层186，并且提供一新层188。如果未检测到此类损坏或缺陷，则所述工艺继续190至下一层。所述自检程序适用于本文讨论的所有实施例，包括使用喷嘴的实施例以及涉及浆糊散布的实施例。

可能使用一惰性环境进行任何上述实施例的工艺，例如填充氮气，氩气或甚至在真空中。这可能有助于高氧化性材料。

可以预期的是，在本申请到期的专利有效期内，将发展许多相关的模制、三维打印及铸造技术，并且相应术语的范围意指包含所有此类新技术。

术语“包括”，“包含”，“包括”，“包含”，“具有”及其共轭词意指“包括但不限于”。

术语“由...组成”是指“包括并限于”。

术语“基本上由……组成”是指所述组合物、方法或结构可能包括额外的成分，步骤及/或部件，但前提是所述额外的成分，步骤及/或部件不会实质性地改变所要求主张的组成，方法或结构的基础及新颖特征。

如本文所使用的，单数形式“一个”，“一个”及“所述”包括复数引用，除非上下文另外明确指出。

应当理解，为清楚起见在单独的实施例的上下文中描述的本发明的某些特征也可能组合在单个实施例中提供，并且本说明书应该理解为似乎在本文中明确提出这样的组合。相反地，为简洁起见，在单个实施例的上下文中描述的本发明的各种特征，也可以单独地或以任何合适的子组合或以适合于任何本发明其他所述的实施例提供，并且本说明书应该理解为似乎在本文中明确提出这样的组合。在各种实施例的上下文中描述的某些特征不应被认为是那些实施例的必要特征，除非该实施例没有那些要素就不能运作。

尽管已经结合本发明的特定实施例描述本发明，但是显然，对于本领域技术人员而言，许多替代，修改及变化将是显而易见的。因此，旨在涵盖落入所附权利要求书的精神与广泛范围内的所有这样的替代，修改及变化。

本说明书中提及的所有出版物，专利及专利申请都通过引用整体并入本文，对于相同程度好像每个单独的出版物，专利或专利申请被具体地及单独地指示通过引用并入本文。此外，在本申请中对任何参考文献的引用或标识均不应解释为承认这样参考文献可作为本发明的现有技术。在使用章节标题的程度上，它们不应解释为必然的限制。

Claims (34)

1.一种制造一模制层状产品的方法，其特征在于:所述方法包括:

进行一第一模具的三维打印以定义所述产品的一层；

用一铸造材料填充所述三维打印的第一模具，从而形成一第一层；

在所述第一层的顶部上进行一第二模具的三维打印以定义一第二层；以及

用一铸造材料在所述第一层上方填充所述三维打印的第二模具；从而形成一模制的层状产品。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述方法还包括在形成所述第二模具之后及在打印所述第二模具之前精加工所述第一层；从而在所述第一层的所述精加工的表面上形成所述第二层。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于:使用一模具打印材料来打印所述模具。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于:所述模具打印材料具有一熔点，所述熔点低于所述铸造材料的一熔点。

5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于:所述铸造材料包括一第一群组的一个要素以及一第二群组的一个要素，所述第一群组包含蜡、粘合剂、硬化材料、一分散剂、一消泡剂、一单体、一低聚物、一引发剂、一活化剂、一稳定剂、一脱脂控制添加剂及一烧结控制剂，所述第二群组包含陶瓷及金属。

6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于:所述模铸材料包括一滑剂材料，或一铸造凝胶材料或一浆糊材料。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于:所述模具打印材料包括一粘度，所述粘度高于所述铸造材料的一粘度。

8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于:所述滑剂或铸造凝胶或浆糊是水性基或有机溶剂基的。

9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于:所述铸造材料包括一亲水或一疏水成分。

10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于:所述填充包括灌注所述铸造材料到所述模具中。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于:所述灌注来自一灌注喷嘴。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于:所述方法包括根据所述待填充的所述模具中的一空间的一尺寸来选择所述灌注喷嘴。

13.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于:所述填充包括进到所述模具中的所述铸造材料的射出成型。

14.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于:所述填充包括使用一刮板压在所述模具上以散布所述铸造材料到所述模具中，或者其中，所述填充包括使用由模具表面间隔开的一刀片散布所述铸造材料到所述模具中。

15.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于:所述方法包括在不同的层中使用至少两种不同的铸造材料。

16.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于:所述铸造材料包括至少两种不同的构成材料或至少两种不同尺寸的颗粒。

17.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于:所述方法包括在铸造之后使用所述群组中的一个方法移除所述模具，所述群组包括：加热，溶解以及加热与溶解的组合。

18.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于:当进行使用一三维打印装置来打印一模具并且填充所述模具时，所述装置包括：

一第一喷嘴，具有一第一尺寸，用于使用一第一模具材料对所述模具三维打印；以及

一第二喷嘴，具有不同于所述第一尺寸的一第二尺寸，用于灌注材料以填充所述模具。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于:所述第二喷嘴是可移除的。

20.如权利要求18或19所述的方法，其特征在于:所述第二喷嘴是可更换的，从而针对不同尺寸的模具提供不同的填充率。

21.如权利要求18至20中任一项所述的方法，其特征在于:所述第一喷嘴是一熔融沉积建模(FDM)挤出机。

22.如权利要求18至21中任一项所述的方法，其特征在于:所述第一喷嘴是一喷墨喷嘴或一喷墨喷嘴阵列。

23.如权利要求1至17中任一项所述的方法，其特征在于:当进行使用一三维打印装置来打印一模具并且填充所述模具时，所述装置包括：

一喷嘴，用于使用一模具材料三维打印所述模具；以及

一刮板，用于粘贴填充材料以填充所述模具。

24.如权利要求1至17中任一项所述的方法，其特征在于:当进行使用一三维打印装置来打印一模具并且填充所述模具时，所述装置包括：

一喷嘴，用于使用一模具材料三维打印所述模具；

一密封盖，用于密封所述模具；以及

一射出成型单元，用于注射填充材料以填充所述模具。

25.一种制造一层状模制产品的方法，其特征在于:所述方法包括：

制备所述层状模制产品的一平面图；

切割所述平面图成为多个层；

针对每一层规划一个模具；

针对连续的每一层，三维打印一各自规划的模具；以及

针对每个连续层，在形成所述各自三维打印模具之后，灌注一铸造材料到所述三维打印模具中以形成所述各自的层；以及

在各自接着的层上三维打印连续层状模具。

26.如权利要求25所述的方法，其特征在于:所述方法还包括在其上打印一连续的层状模具之前硬化每一层。

27.如权利要求25或26所述的方法，其特征在于:所述方法包括在其上形成一后续层之前抛光各自的层。

28.如权利要求25、26及27中任一项所述的方法，其特征在于:所述铸造材料选定为具有流变性质以流动及填充所述模具以及保持到所述模具的一内表面。

29.如权利要求25至28中任一项所述的方法，其特征在于:所述方法包括在产品的所有层已经形成之后使用热来稳定所述产品。

30.如权利要求25至29中任一项所述的方法，其特征在于:所述方法包括去除各自的模具层。

31.如权利要求25至30中任一项所述的方法，其特征在于:所述方法包括加热或使用一溶剂从所述铸造材料中去除牺牲材料。

32.如权利要求25至31中任一项所述的方法，其特征在于:所述铸造材料包括一粉末，所述方法包括施加热处理以烧结所述粉末。

33.如权利要求25至32中任一项所述的方法，其特征在于:所述方法还包括使用一热等静压工艺(HIP)以增加所述铸造材料的一密度。

34.如权利要求1至16或25至33中任一项所述的方法，其特征在于:一种由金属或陶瓷制成的模制部件或产品。

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