CN112601657B - 成形装置和生产成形体的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了能够生产具有改善的品质的含无机材料的成形体的成形装置。提供了用于三维成形的成形装置，所述成形装置包括：供应单元，所述供应单元配置成朝向工作台间歇地或连续地供应包含无机材料的组合物；加热单元，所述加热单元包括热固结热源，所述热固结热源配置成关于从供应单元供应的组合物在工作台上进行至少热固结；信息获取单元，所述信息获取单元配置成获取关于经热固结的组合物的几何状态、物理状态和化学状态中的至少一者的信息；以及控制单元，所述控制单元配置成控制供应单元和加热单元以便重复包括组合物的供应和热固结的成形循环，并配置成基于所述信息控制供应单元和加热单元中的至少一者。

Description

成形装置和生产成形体的方法
技术领域
本申请要求于2018年12月25日向日本专利局提交的日本专利申请第2018-240882号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
本公开涉及成形装置和生产成形体的方法。
背景技术
近年来，已开发出不使用模具的三维原型(prototyping)技术以进行无机材料如金属或金属氧化物的成形使得具有任何三维形状。
在日本专利第4800074号(专利文献1)等中公开了作为用于无机材料的典型三维原型技术的立体光刻。在立体光刻中，成形装置包括：用于容纳无机颗粒分散在液体可光固化组合物中的液体前体的液体槽；可升降地设置在液体槽中的工作台；以及从液体槽的上侧照射光以使可光固化组合物固化的光源。
将工作台设置在略微低于液体前体的液面的位置，并且通过以预定的第一层图案向位于工作台上的液体前体照射光来使第一层固化。在根据预定的图案使第一层的前体固化之后，将第一层的未固化的液体前体洗掉(洗涤过程)。接着，使工作台略微下降，并且通过以预定的第二层图案照射光来使紧接在第一层上方的第二层固化。随着重复这样的操作，使从第一层到最上层的各个层的前体固化，从而形成由复数个层构成的具有预定的三维形状的成形体。
所获得的成形体由经固化的可光固化组合物和分散在其中的无机颗粒构成。在该成形体上进行溶剂萃取或热处理，并因此使可光固化组合物脱脂并除去成形体中的有机材料组分(脱脂过程)。此外，在脱脂之后，在高温下烘烤由无机颗粒构成的成形体，使得烧结成形体中的无机颗粒(烧结过程)，从而获得具有预定的三维形状的无机材料成形体。
然而，在这种立体光刻中，当三维形状变得复杂时，洗涤过程变得难以进行，洗涤过程所需的时间也增加，并且在一些情况下，根据形状可能无法充分洗涤，因此，可能发生成形体的品质劣化。在脱脂过程中，特别是当三维形状复杂时，有机材料组分或其分解的组分不能充分除去并且可能残留在成形体中，因此可能由于这样的不充分的除去而发生成形体的品质劣化。此外，由于通过脱脂除去有机材料组分，因此在成形体中形成与除去的有机材料组分的体积相对应的间隙，并且整个成形体通过烧结可能因该间隙的尺寸而被压缩，使得成品成形体的尺寸变得小于预期的尺寸。因此，成形体的尺寸精度不能满足要求的品质。此外，在烧结过程中，可能由于成形体的部分之间的热膨胀系数的差异而在烧结后的成形体中出现诸如裂纹或损害的缺陷，因此不能确保成形体的品质。因此，需要改善通过成形装置生产的成形体的品质。
[现有技术文献]
[专利文献]
(专利文献1)：日本专利第4800074号
发明内容
技术问题
本公开的一个目的是提供能够生产具有改善的品质的含无机材料的成形体的成形装置。
技术方案
本公开的一个方面是用于三维成形的成形装置，该成形装置包括：供应单元，所述供应单元配置成朝向工作台间歇地或连续地供应包含无机材料的组合物；加热单元，所述加热单元包括热固结热源，所述热固结热源配置成在工作台上对于从供应单元供应的组合物至少进行热固结；信息获取单元，所述信息获取单元配置成获取关于经热固结的组合物的几何状态、物理状态和化学状态中的至少一者的信息；以及控制单元，所述控制单元配置成控制供应单元和加热单元以便重复包括组合物的供应和热固结的成形循环，并且配置成基于所述信息控制供应单元和加热单元中的至少一者。
在根据该方面的成形装置中，控制单元可以控制供应单元和加热单元以便至少沿着工作台重复成形循环。
在根据该方面的成形装置中，控制单元可以基于所述信息来确定供应组合物的位置和进行热固结的位置中的至少一者。
在根据该方面的成形装置中，控制单元可以控制供应单元和加热单元以便至少在同一平面内重复地进行组合物的供应和热固结。
在根据该方面的成形装置中，供应单元可以包括：第一供应器，所述第一供应器配置成朝向工作台间歇地或连续地供应包含第一无机材料的第一组合物；和第二供应器，所述第二供应器配置成朝向工作台间歇地或连续地供应包含与第一无机材料不同的第二无机材料的第二组合物。此外，加热单元可以包括：第一热固结热源，所述第一热固结热源配置成在工作台上对于从第一供应器供应的第一组合物至少进行热固结；和第二热固结热源，所述第二热固结热源配置成在工作台上对于从第二供应器供应的第二组合物至少进行热固结。
在根据该方面的成形装置中，信息获取单元可以具有拍摄装置，所述拍摄装置配置成拍摄在工作台上的组合物，信息获取单元可以基于从拍摄装置获得的拍摄数据获取关于经热固结的组合物的几何状态的信息，并且控制单元可以基于关于经热固结的组合物的几何状态的信息来确定在工作台上供应组合物的位置和在工作台上进行热固结的位置中的至少一者。
在根据该方面的成形装置中，信息获取单元可以具有配置成获取信息的超声装置，并且所述超声装置可以配置成朝向在工作台上的组合物发射超声波并接收反射的超声波。此外，用于三维成形的成形装置还可以包括除去单元，所述除去单元配置成从工作台上除去组合物的在工作台上凝固的至少一部分，信息获取单元可以基于从超声装置获得的数据获取关于经热固结的组合物的几何状态或物理状态的信息，并且控制单元可以基于关于经热固结的组合物的几何状态或物理状态的信息来控制除去单元以便从工作台上除去在工作台上的组合物的至少一部分。
在根据该方面的成形装置中，信息获取单元可以具有配置成获取信息的X射线衍射装置，并且X射线衍射装置可以配置成测量在工作台上的组合物的X射线衍射图案。此外，信息获取单元可以基于由X射线衍射装置测量的X射线衍射图案来获取关于经热固结的组合物的物理状态或化学状态的信息，并且控制单元可以基于关于经热固结的组合物的物理状态或化学状态的信息来控制加热单元以便再加热在工作台上的组合物。
在根据该方面的成形装置中，组合物可以包含其中分散有无机材料的有机粘结剂或包围无机材料的有机涂层，加热单元还可以包括脱脂热源，所述脱脂热源配置成通过将组合物加热来使有机粘结剂或有机涂层脱脂，并且控制单元可以控制脱脂热源以便在通过热固结热源进行热固结之前进行脱脂。
根据该方面的成形装置还可以包括固定单元，所述固定单元配置成使组合物固定在工作台上。此外，组合物可以包含含有可光固化组合物的有机粘结剂，并且固定单元可以包括配置成在热固结之前使可光固化组合物进行光固化的光源。可替代地，组合物可以包含涂覆有有机涂层的无机颗粒，并且固定单元可以包括配置成在热固结之前使有机涂层热熔化的熔化热源。
本公开的另一方面是由包含无机材料的组合物生产三维成形体的方法，该方法包括：从供应单元朝向工作台间歇地或连续地供应组合物；通过加热单元对于从供应单元供应的组合物在工作台上至少进行热固结；获取关于经热固结的组合物的几何状态、物理状态和化学状态中的至少一者的信息；以及基于该信息控制供应单元和加热单元中的至少一者，其中重复包括供应和进行热固结的成形循环。
在根据该方面的生产成形体的方法中，可以至少沿着工作台重复成形循环。
在根据该方面的生产成形体的方法中，供应和进行热固结可以至少在同一平面内重复进行。
根据该方面的生产成形体的方法还可以包括使工作台沿着与工作台正交的方向移动，可以沿着工作台重复成形循环，并且可以通过沿着工作台重复成形循环并重复使工作台移动来形成具有三维形状的三维成形体。
所述控制可以包括基于信息确定供应组合物的位置和进行热固结的位置中的至少一者的过程。
根据该方面的生产成形体的方法可以包括：第一供应，所述第一供应朝向工作台间歇地或连续地供应包含第一无机材料的第一组合物；和第二供应，所述第二供应朝向工作台间歇地或连续地供应包含与第一无机材料不同的第二无机材料的第二组合物。此外，根据该方面的生产成形体的方法可以包括：第一热固结，所述第一热固结通过加热单元在工作台上对于所供应的第一组合物至少进行热固结；和第二热固结，所述第二热固结通过该加热单元在工作台上对于所供应的第二组合物至少进行热固结。
在根据该方面的生产成形体的方法中，获取信息可以包括通过用拍摄装置拍摄在工作台上的组合物来获取关于组合物的布置或形状的信息的过程，并且所述控制可以包括基于关于组合物的布置或形状的信息来确定在工作台上供应组合物的位置和在工作台上进行热固结的位置中的至少一者的过程。
在根据该方面的生产成形体的方法中，获取信息可以包括通过用超声装置朝向在工作台上的组合物发射超声波并接收反射的超声波来获取关于组合物的密度的信息的过程，并且所述控制可以包括基于关于组合物的密度的信息来确定在工作台上供应组合物的位置和在工作台上进行热固结的位置中的至少一者的过程。
在根据该方面的生产成形体的方法中，获取信息可以包括通过用X射线衍射装置测量在工作台上的组合物的X射线衍射图案来获取关于组合物的结晶度的信息的过程，并且所述控制可以包括基于关于组合物的结晶度的信息来控制加热单元以便再加热在工作台上的组合物的过程。
本公开的又一者是用于三维成形的成形装置，该成形装置包括：供应单元，所述供应单元配置成朝向工作台间歇地或连续地供应包含无机材料的组合物；加热单元，所述加热单元包括热固结热源，所述热固结热源配置成在工作台上对于从供应单元供应的组合物至少进行热固结；以及控制单元，所述控制单元配置成控制供应单元和加热单元以便至少沿着工作台重复包括组合物的供应和热固结的成形循环。
附图说明
图1是示出根据第一实施方案的成形装置的示意性正视图。
图2是示出第一实施方案的成形装置的系统配置的实例的框图。
图3是示出通过第一实施方案的成形装置生产成形体的方法的实例的图。
图4是示出通过第一实施方案的成形装置生产成形体的方法的实例的流程图。
图5是示出根据第二实施方案的成形装置的示意性正视图。
图6是示出第二实施方案的成形装置的系统配置的实例的框图。
图7是示出通过第二实施方案的成形装置生产成形体的方法的实例的流程图。
图8是示出根据第三实施方案的成形装置的示意性正视图。
图9是示出第三实施方案的成形装置的系统配置的实例的框图。
图10是示出通过第三实施方案的成形装置生产成形体的方法的实例的图。
图11是示出通过第三实施方案的成形装置生产成形体的方法的实例的流程图。
附图标记说明
1、101、201：成形装置
10、110、210：室
10a、110a、210a：真空泵
11、111、211：工作台
11a、111a、211a：工作台移动机构
12、112、212：供应单元
14、114、214：固定单元
16、116、216：加热单元
18、118、218：信息获取单元
20、120、220：除去单元
22、122、222：控制单元
30、230：分配器
32、232：分配器移动机构
40：LED(光源)
42：LED移动机构
50、150、250：脱脂激光器(脱脂热源)
52、152、252：热固结激光器(热固结热源)
54：脱脂激光器移动机构
56：热固结激光器移动机构
70、170、270：拍摄装置
72、172、272：超声装置
74、174、274：X射线衍射装置
74a、174a、274a：X射线照射单元
74b、174b、274b：X射线检测单元
76、176、276：拍摄装置移动机构
78、178、278：超声装置移动机构
80、180、280：X射线衍射装置移动机构
90、190、290：切割装置
92、192、292：回收装置
94、194、294：输入单元
130：第一分配器(第一供应器)
132：第二分配器(第二供应器)
134：第一分配器移动机构
136：第二分配器移动机构
144：第一LED移动机构
146：第二LED移动机构
150：第一脱脂激光器
152：第一热固结激光器
154：第二脱脂激光器
156：第二热固结激光器
158：第一脱脂激光器移动机构
160：第一热固结激光器移动机构
162：第二脱脂激光器移动机构
164：第二热固结激光器移动机构
240：熔化激光器(熔化热源)
242：熔化激光器移动机构。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述根据本公开的实施方案的成形装置和用于生产成形体的方法。此外，在以下描述中，类似的附图标记是指具有相同或相似功能的组件。这些组件的重复描述将被适当省略。
在本说明书中，术语“基于XX”意指“基于至少XX”，并且包括除了XX之外还基于其他要素的情况。此外，术语“基于XX”不限于直接使用XX的情况，还包括基于关于XX进行计算或处理的情况的情况。术语“XX”是任何要素(例如，任何信息)。
为了便于说明，现在将定义x方向、y方向和z方向。x方向和y方向是与水平面平行的方向。y方向是与x方向相交(例如，近似正交)的方向。z方向是与竖直方向平行的方向，并且与x方向和y方向近似正交。
[第一实施方案]
将参照图1至图4描述第一实施方案。图1是示出根据第一实施方案的成形装置1的图。
[配置]
成形装置1可以生产由无机材料制成的三维成形体。在此，术语“无机材料”是指除有机材料之外的任何材料，并且包括：单一金属、合金、由金属元素和非金属元素组成的化合物(例如，金属氧化物、金属氮化物、金属盐等)、由非金属元素组成的化合物(例如氮化硼等)，等等。
如图1所示，成形装置1包括室10、工作台11、供应单元12、固定单元14、加热单元16、信息获取单元18、除去单元20和控制单元22(见图2)。
室10具有用于容纳成形装置1的各组件的壳体。容纳在室10中的成形装置1的各组件可以与外部环境隔离。室10的内部压力可以通过连接至室10的真空泵10a而改变。
工作台11是沿着水平面(即，与xy平面平行)设置的平坦的板。工作台11的厚度方向大致与z方向平行。工作台11可通过工作台移动机构11a至少在z方向上移动。工作台移动机构11a为例如由马达(未示出)驱动的齿条齿轮型致动器。此外，工作台11的布置不必限于以上实例。例如，工作台11也可以沿着与水平面相交的平面设置。
供应单元12与工作台11间隔开以具有设置在工作台11的上方的分配器30。分配器30可通过分配器移动机构32至少在x方向和y方向上移动。分配器移动机构32为例如由马达(未示出)驱动的铰接臂。
分配器30装有包含无机材料的组合物(P)。分配器30可以朝向工作台11间歇地或连续地排放组合物(P)。供应单元12的排放量(例如，在间歇地排放组合物(P)的情况下的一滴的体积)或排放速率可以适当地调节。稍后将描述组合物(P)的细节。
在此，组合物(P)从分配器30排放并着落其上的着落表面可以是诸如工作台11、支承在工作台11上的基板等、或者固定或凝固在工作台11或基板上的另外的组合物(P)或材料膜的任一者的表面。在下文中，尽管主要描述了排放的组合物(P)着落在工作台11上的情况，但是以下描述也适用于组合物(P)着落在另外的着落表面(例如另外的组合物(P)的表面)上的情况。此外，在本说明书中，术语“工作台”统指在将基板设置在工作台上的情况下的基板。此外，在本说明书中，术语“沿着工作台的方向”意指沿着工作台的各个表面中的面向排放组合物的分配器的表面(图1中的工作台11的表面)的方向，以及术语“与工作台正交的方向”意指与工作台的各个表面中的面向排放组合物的分配器的表面正交的方向。
固定单元14使排放的组合物(P)固定在工作台11上。例如，如果组合物(P)包含可光固化组合物，则固定单元14向工作台11上存在组合物(P)的特定位置照射光(例如，紫外线)。因此，固定单元14可以向在工作台11上的组合物(P)施加光刺激，从而使组合物(P)中包含的可光固化组合物固化。在本说明书中，术语“固定”意指在不施加外力的情况下使位置基本上不改变的状态。
固定单元14包括发光二极管(LED；光源)40作为光源。LED 40与工作台11间隔开而设置在工作台11的上方。LED 40可通过LED移动机构42至少在x方向和/或y方向上移动，例如可绕z轴旋转，甚至可在与z轴平行的平面上旋转。LED移动机构42通过改变LED 40的布置(例如，方向、位置等)来改变LED 40的照射位置。LED移动机构42为例如由马达(未示出)驱动的铰接臂。
然而，LED 40的配置不限于以上实例。例如，LED 40可以从工作台11的侧面或底部照射光。此外，可以省略LED移动机构42，并且可以永久地固定LED 40的布置，并且可以通过使用例如透镜、反射板等将照射光扫描到工作台11上。LED移动机构42可以与透镜、反射板等一起使用。
此外，固定单元14的组件不限于LED，并且也可以是能够照射光的任何元件，例如激光器。光照射可以对工作台11上具有约一滴至数滴大小的组合物(P)点局部地进行，并且也可以在工作台11的一些隔室或整个工作台11上进行。
在此，例如，如果使用设置成沿x方向或y方向覆盖工作台11的整个宽度的一维阵列型LED，则只要LED可以仅在x方向和y方向中的任一方向上移动就足够了。此外，例如，如果使用能够向整个工作台11照射光的LED 40，则控制LED 40的光照射位置的组件例如LED移动机构42、透镜或反射板是不必要的。
加热单元16通过例如照射热射线来向工作台11上的特定位置局部地施加热。因此，加热单元16可以对固定在工作台11上的组合物(P)进行脱脂，或者对组合物(P)中包含的无机材料进行烧结或熔化-凝固。在此，术语“烧结”意指将无机材料的固体颗粒(例如，金属氧化物、金属氮化物等的粉末)加热到低于无机材料的熔点的温度以使固体颗粒结合在一起。术语“熔化-凝固”意指将无机材料的固体颗粒(例如，诸如金属或合金的颗粒)加热到等于或高于无机材料的熔点的温度以使固体颗粒熔化，然后通过自然冷却等使金属颗粒或合金颗粒凝固。在本说明书中，将烧结和熔化-凝固统称为“热固结”。
加热单元16包括脱脂激光器(脱脂热源)50和热固结激光器(热固结热源)52作为热源。脱脂激光器50和热固结激光器52与工作台11间隔开而设置在工作台11的上方。脱脂激光器50可通过脱脂激光器移动机构54至少在x方向和y方向上移动，例如可绕z轴旋转，甚至可在与z轴平行的平面上旋转。热固结激光器52可通过热固结激光器移动机构56至少在x方向和y方向上移动，例如可绕z轴旋转，甚至可在与z轴平行的平面上旋转。脱脂激光器移动机构54和热固结激光器移动机构56为例如由马达(未示出)驱动的铰接臂。
脱脂激光器50可以对组合物(P)进行激光照射以将组合物(P)加热到例如200℃至800℃，优选地300℃至500℃的温度，从而对组合物(P)进行脱脂。热固结激光器52可以对组合物(P)进行激光照射以将组合物(P)加热到例如500℃至4000℃，优选地1000℃至3000℃的温度，从而对组合物(P)进行热固结。然而，加热温度不限于此，并且可以根据组合物(P)中所含的无机颗粒(Pa)或粘结剂(Pb)的种类等适当改变。此外，通过使用两个相同的激光器装置作为脱脂激光器50和热固结激光器52来调节输出，也可以通过脱脂激光器50和热固结激光器52进行加热到不同的温度。此外，也可以通过使用单个激光器来进行脱脂和热固结二者。在这种情况下，可以在脱脂步骤和热固结步骤中改变单个激光器的输出，也可以通过在省去脱脂步骤时用单个激光器将组合物(P)一次加热到热固结温度来同时进行脱脂和热固结。
此外，加热单元16的组件不限于激光器，并且也可以是能够进行局部加热的任何元件，例如电子束装置。此外，加热不限于从上方进行的加热，例如也可以是从下方进行的局部加热。
信息获取单元18获取关于在工作台11上的组合物(P)的几何状态、物理状态和化学状态中的至少一者的信息。信息获取单元18包括拍摄装置70、超声装置72和X射线衍射装置74。基于通过信息获取单元18获取的各种信息，可以进行成形装置1的各单元的反馈控制。稍后将描述这样的反馈控制的细节。
在本说明书中，术语“几何状态”意指物体的可以通过利用三维空间中的空间坐标来表示的状态，并且包括物体的布置、尺寸、形状等。此外，术语“物理状态”意指物体的可以基于物理(例如，通过物理量或物理重分类)表示的状态，并且包括密度、晶相、物理特性等。此外，术语“化学状态”意指物体的可以基于化学性质表示的状态，并且包括化学组成、化学结构、电荷状态等。
拍摄装置70拍摄在工作台11上的组合物(P)。拍摄装置70与工作台11间隔开而设置在工作台11的上方。信息获取单元18基于所拍摄的图像获取关于朝向工作台11排放的组合物(P)的着落位置和时刻、已经定位在工作台11上的组合物(P)的诸如尺寸或位置的几何状态以及组合物(P)的形状(例如，热收缩的形状)的信息。此外，拍摄装置70也可以通过深度测量来测量组合物(P)在z方向上的尺寸。
拍摄装置70可通过拍摄装置移动机构76至少在x方向和/或y方向上移动，例如可绕z轴旋转，甚至可在与z轴平行的平面上旋转。拍摄装置移动机构76为例如由马达(未示出)驱动的铰接臂。然而，拍摄装置70的布置不限于以上实例，并且也可以在工作台11的侧面等处设置一个或复数个拍摄装置70。
超声装置72朝向在工作台11上的组合物(P)发射超声波并接收被组合物(P)反射的超声波。超声装置72与工作台11间隔开而设置在工作台11的上方。信息获取单元18可以例如基于从拍摄装置70获得的信息(例如，在工作台11上的组合物(P)的尺寸)或从超声装置72获得的信息(例如，从发射超声波到接收反射的超声波的时间)来获取关于在工作台11上的组合物(P)的物理状态例如组合物(P)的密度的信息。具体地，超声波在组合物(P)中的传播速度通过将超声波穿过组合物(P)的距离除以超声波穿过组合物(P)所需的时间来计算，并且组合物(P)的体积密度通过将组合物(P)的体积模量除以传播速度的平方来计算。此外，信息获取单元18也可以通过比较组合物(P)的密度的理论值和实际测量值来获取关于组合物(P)的几何状态的信息，例如在工作台11上的组合物(P)的裂纹或孔的存在或不存在以及裂纹或孔的尺寸。在此，在本说明书中，术语“裂纹”意指在物体的表面或内部产生的裂纹，术语“孔”意指在物体的内部产生的空隙。
超声装置72可通过超声装置移动机构78至少在x方向和/或y方向上移动，例如可绕z轴旋转，甚至可在与z轴平行的平面上旋转。超声装置移动机构78为例如由马达(未示出)驱动的铰接臂。尽管图1中示出了单个超声装置72，但是超声装置72可以分成在超声波的发射侧和接收侧的两个组件(在这种情况下，可以接收穿过组合物(P)的超声波而不是反射的超声波)。也可以安装复数个超声装置72。
X射线衍射装置74测量在工作台11上的组合物(P)的X射线衍射图案。X射线衍射装置74具有X射线照射单元74a和X射线检测单元74b，它们与工作台11间隔开而设置在工作台11的上方。X射线照射单元74a产生X射线并朝向在工作台11上的组合物(P)照射X射线。X射线检测单元74b测量由组合物(P)衍射的X射线的强度。X射线照射单元74a和X射线检测单元74b可通过X射线衍射装置移动机构80移动(例如，在xz平面内)使得由连接X射线照射单元74a或X射线检测单元74b与组合物(P)的直线与垂直线形成的角度改变，例如为约5°至约90°。X射线照射单元74a和X射线检测单元74b设置成关于穿过作为测量目标的组合物(P)的垂直线彼此对称，并在保持关于垂直线彼此对称的关系的同时通过X射线衍射装置移动机构80移动。如上所述，通过在使X射线照射单元74a和X射线检测单元74b移动的同时进行X射线测量来获取X射线衍射图案。例如，基于X射线衍射图案的主峰的位置、线宽等，可以获取关于组合物(P)的物理状态或化学状态的信息，例如化学组成、晶相、相分数或结晶度。X射线衍射装置移动机构80为例如由马达(未示出)驱动的测角仪。
此外，信息获取单元18的组件不仅限于拍摄装置70、超声装置72和X射线衍射装置74，并且可以是安装至工作台11的振动检测装置、热检测装置等，也可以是辐照分析装置，例如能量分散型X射线分析装置，并且这些可以一起使用。
除去单元20除去在工作台11上的组合物(P)的至少一部分。除去单元20具有例如切割装置90和回收装置92。切割装置90物理地刮削掉在工作台11上的组合物(P)的一些或全部。切割装置90可以是钻机或切割器中的任一者，只要其可以刮削掉组合物(P)即可。回收装置92抽吸并回收被切割装置90刮削掉的组合物(P)的碎片、在工作台11上的杂质等。例如，回收装置92可以具有利用泵(未示出)的吸入功能，具有从工作台11吹走组合物(P)的气体供应功能，或者具有这两种功能。切割装置90和回收装置92可通过任何移动机构(未示出)移动。然而，除去单元20的配置不限于以上实例。例如，除去单元20可以通过离子磨碎装置、激光处理装置等对组合物(P)进行切割过程。
控制单元22(见图2)接收输入数据例如生产的成形体的三维形状数据以控制成形装置1的各部件。控制单元22通过例如处理器如中央处理单元(CPU)或图形处理单元(GPU)来实现。稍后将描述控制单元22的操作。
[组合物]
通过供应单元12排放的组合物(P)是例如包含无机颗粒(Pa)和粘结剂(Pb)的流体。组合物(P)通过将无机颗粒(Pa)分散在粘结剂(Pb)中来制备。组合物(P)以无机颗粒(Pa)已经分散在粘结剂(Pb)中的状态装入分配器30。
无机颗粒(Pa)是例如由任何无机材料构成的颗粒，所述无机材料由金属、氧化物、氮化物、氮氧化物、碳化物、氢氧化物、碳酸盐和磷酸盐、或其组合组成。无机颗粒(Pa)的材料没有特别限制。
金属的实例可以为铝、钛、铁、铜、不锈钢、镍铬钢等。
氧化物的实例可以为二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化钛、氧化铁、氧化锌、氧化钇、氧化锆、钛酸钡等。
氮化物的实例可以为氮化硅、氮化铝、氮化钛、氮化铁等。
氮氧化物的实例可以为氮氧化硅、氮氧化铝等。
碳化物的实例可以为碳化硅、碳化钛、碳化硼、碳化锆等。
氢氧化物的实例可以为氢氧化镁、氢氧化铁、羟基磷灰石等。
碳酸盐的实例可以为碳酸钙、碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂等。
磷酸盐的实例可以为磷酸铁、磷酸锰、磷酸钙等。
粘结剂(Pb)包含例如通过接收具有特定波长的光(例如，紫外光)来固化的可光固化组合物。可光固化组合物包含例如可自由基聚合的单体或可阳离子聚合的单体、以及光聚合引发剂。可自由基聚合的单体为例如(甲基)丙烯酸类单体。可阳离子聚合的单体为例如环氧化合物或环醚化合物。如果使用可自由基聚合的单体，则光聚合引发剂为例如自由基光聚合引发剂，例如苯乙酮。此外，如果使用可阳离子聚合的单体，则光聚合引发剂为例如阳离子光聚合引发剂，例如盐。
组合物(P)中的无机颗粒(Pa)的含量为例如30重量％至90重量％，优选为40重量％至80重量％，更优选为50重量％至70重量％。
组合物(P)除了无机颗粒(Pa)和粘结剂(Pb)之外，还可以包含任何添加剂，例如稳定剂、分散剂和填料。
[系统配置]
接着，将参照图2描述第一实施方案的成形装置1的系统配置。
图2是示出第一实施方案的成形装置1的系统配置的实例的框图。
输入单元94接收要生产的成形体的输入数据，并且还将输入数据发送到控制单元22。
信息获取单元18通过使用拍摄装置70、超声装置72和X射线衍射装置74来获取关于在工作台11上的组合物(P)的几何状态、物理状态和化学状态中的至少一者的信息并将信息发送到控制单元22。信息包括例如已经定位在工作台11上的组合物(P)的位置、尺寸、形状、热收缩的形状、体积密度、裂纹或孔的存在或不存在以及裂纹或孔的尺寸、化学组成、晶相、结晶度等。此外，信息获取单元18也可以通过拍摄装置70获取例如在工作台11上的组合物(P)的着落信息(例如，组合物(P)的着落位置、时刻等)。
控制单元22基于来自输入单元94的输入数据、从信息获取单元18获取的信息等确定工作台11上的将被排放组合物(P)的下一个位置(在下文中，称为“排放位置”)、或者工作台11上的将被照射LED 40、脱脂激光器50和热固结激光器52中的每一者的各下一个位置(在下文中，统称为“照射位置”)。控制单元22根据由此确定的排放位置或照射位置来控制工作台移动机构11a使得工作台11移动到适当的位置，并且控制分配器移动机构32、LED移动机构42、脱脂激光器移动机构54和热固结激光器移动机构56使得分配器30、LED 40、脱脂激光器50和热固结激光器52得以适当地设置。
此外，控制单元22基于输入数据、来自信息获取单元18的信息等来控制供应单元12以便在适当的时刻排放适当量的组合物(P)，并且分别控制LED 40、脱脂激光器50和热固结激光器52中的每一者以在适当的时刻照射用于使粘结剂(Pb)固化的光或用于进行脱脂和热固结的激光束。
此外，控制单元22可以基于输入数据、来自信息获取单元18的信息等确定工作台11上的将被拍摄装置70拍摄的下一个位置、工作台11上的将被超声装置72照射超声波的下一个位置、工作台11上的将被X射线衍射装置74测量X射线衍射图案的下一个位置等(在下文中，统称为“测量位置”)。基于这些测量位置，控制单元22控制拍摄装置移动机构76、超声装置移动机构78和X射线衍射装置移动机构80使得拍摄装置70、超声装置72和X射线衍射装置74得以适当地设置。此外，控制单元22控制拍摄装置70、超声装置72和X射线衍射装置74以便在适当的时刻进行各种测量以获取信息。
此外，控制单元22可以基于输入数据、来自信息获取单元18的信息(例如，通过拍摄装置70的图像数据或通过超声装置72的密度数据)等确定工作台11上的将被除去组合物(P)的下一个位置(在下文中，称为“除去位置”)。基于该位置，控制单元22控制这些移动机构使得切割装置90和回收装置92得以适当地设置，并且控制切割装置90和回收装置92以便刮削掉在除去位置处的组合物(P)以回收经刮削的组合物(P)。
如上所述，控制单元22可以基于已经固定化且固定在工作台11上的组合物(P)的几何状态、物理状态和/或化学状态来对供应单元12、固定单元14、加热单元16、信息获取单元18和除去单元20进行反馈控制。
例如，如果经热固结的组合物(P)的实际位置因排放的组合物(P)的位置偏移、组合物(P)的热收缩等而与最初设想的排放位置不同，则控制单元22可以检测到这样的位置偏移，并且基于来自拍摄装置70的图像数据等修改排放的组合物(P)的下一个排放位置或LED 40、脱脂激光器50、热固结激光器52等的下一个照射位置中的至少一者。
此外，如果通过使用超声装置72获取的组合物(P)的密度显著小于理论值，则控制单元22再加热组合物(P)，例如以便抑制裂纹和孔的残留，从而引导热固结激光器52来在组合物(P)内部引起热固结以修复裂纹和孔。此外，控制单元22也可以引导除去单元20来从工作台11除去组合物(P)的一些或全部以便抑制裂纹和孔的残留。拍摄装置70的图像数据等也可以一起用于确定裂纹等的存在或不存在。在如上所述除去组合物(P)的一些或全部之后，控制单元22可以确定下一个排放位置和照射位置以用组合物(P)填充被除去的部分(例如，以将下一组合物(P)排放到被除去的部分)。此外，通过再次从热固结激光器52向组合物(P)照射激光束，可以再次尝试使组合物(P)的在裂纹或孔附近的部分热固结。在这种情况下，通过增加热固结激光器52的输出，例如，可以升高热固结的温度。
此外，如果确定通过X射线衍射装置74评估的组合物(P)的结晶度低，则控制单元22可以引导热固结激光器52来再次向组合物(P)照射激光束以进行加热，以提高组合物(P)的结晶度。即使在这种情况下，例如，通过调节热固结激光器52的输出，例如，可以改变热固结的温度。
[生产成形体的方法]
接着，将参照图3和4描述通过第一实施方案的成形装置1生产成形体的方法的实例。
图3是示出通过第一实施方案的成形装置1生产成形体的方法的实例的图。
图3示出了该生产方法中的从排放组合物(P)到使其热固结的一系列过程(a)至(f)。
在图3的(a)中，从分配器30朝向工作台11排放组合物(P)。在此，在工作台11上形成有已经热固结的热固结体(C)和被经固化的粘结剂(B)包围的无机颗粒(Da至Dd)。此外，在图3中，排放组合物(P)从图的左侧(-x方向)到右侧(+x方向)依次进行。即，随着该过程进行，分配器30、LED 40、脱脂激光器50和热固结激光器52关于工作台11在+x方向上移动。
在图3的(b)中，排放的组合物(P)着落在无机颗粒(Dd)旁边。信息获取单元18获取组合物(P)的着落位置和时刻。紧接在着落之后，排放的组合物(P)的粘结剂(Pb)包围无机颗粒(De(Pa))，并具有流动性。朝向该粘结剂(Pb)，固定单元14的LED 40照射具有适合于使粘结剂(Pb)固化的波长的光。
在图3的(c)中，使包含可光固化组合物的粘结剂(Pb)固化以构成经固化的粘结剂(B)的一部分。因此，排放的组合物(P)中包含的无机颗粒(De)被固定在工作台11上。接着，加热单元16的脱脂激光器50在无机颗粒(Da)附近照射激光束以向粘结剂(B)施加热。此外，在此，尽管在与刚刚固定的无机颗粒(De)间隔开一定距离的无机颗粒(Da)附近进行脱脂，但是对组合物(P)进行固定的位置与随后立即进行脱脂(和热固结)的位置之间的距离可以根据各种条件例如组合物(P)的特性或排放速率以及脱脂激光器50的强度来确定。例如，进行脱脂的位置可以与对组合物(P)进行固定的位置相同(即，在刚刚固定的无机颗粒(De)的附近)。
在图3的(d)中，无机颗粒(Da)附近的粘结剂(B)通过脱脂激光器50而脱脂，使得暴露无机颗粒(Da)。接着，加热单元16的热固结激光器52在热固结体(C)与无机颗粒(Da)之间的边界附近照射激光束，从而向热固结体(C)和无机颗粒(Da)施加热。因此，在热固结体(C)与无机颗粒(Da)之间发生热固结。
在图3的(e)中，无机颗粒(Da)通过热固结体(C)和无机颗粒(Da)的热固结而与热固结体(C)成为一体。接着，控制单元22基于从信息获取单元18接收的在工作台11上的图像数据、辐射分析数据(例如，通过X射线衍射测量获得的数据)、超声分析数据等，考虑在工作台11上的组合物(P)的热收缩的形状等来确定组合物(P)的下一个排放位置以及固定单元14和加热单元16的下一个照射位置中的一者或两者。基于所确定的排放位置或照射位置，分配器移动机构32、LED移动机构42、脱脂激光器移动机构54和热固结激光器移动机构56使分配器30、LED 40、脱脂激光器50和热固结激光器52关于工作台11在+x方向上移动(在此，未示出LED 40、脱脂激光器50和热固结激光器52)。该移动方向或移动距离根据将被排放组合物(P)的下一个位置而改变。在该实例中，下一个排放位置紧邻无机颗粒(De)(见图3的(f))。当然，根据所生产的成形体的结构，在无机颗粒(De)与下一个排放位置之间可以存在未被排放组合物(P)的部分。
在图3的(f)中，如在图3的(a)中，再次从分配器30朝向工作台11排放组合物(P)。此后，重复参照3(b)至3(e)描述的操作。
例如，在沿着x方向从工作台11的一端到另一端进行上述过程之后，使供应单元12、固定单元14和加热单元16沿着y方向略微移动，并再次沿着x方向从工作台11的一端到另一端进行以上过程。如上所述，通过在y方向上一点一点地移动排放位置和照射位置的同时沿着x方向重复所述过程，可以在整个工作台11上进行组合物(P)的排放、固定、脱脂和热固结的各个步骤。
此外，使供应单元12、固定单元14和加热单元16关于工作台11移动的方法不限于此。例如，也可以沿着y方向而不是x方向进行所述过程。此外，除了沿着特定方向重复移动之外，也可以重复使供应单元12、固定单元14和加热单元16直接移动到将被排放组合物(P)的任何位置。例如，可以在将被排放组合物(P)的各位置中选择与供应单元12的当前位置具有最短距离的位置作为下一个排放位置。
图4是示出通过第一实施方案的成形装置1生产成形体的方法的实例的流程图。
如果开始在工作台11上形成第一层(S1000)，则控制单元22首先基于从输入单元94接收的三维成形体的输入数据来确定初始排放位置和照射位置(S1002)。接着，控制单元22基于所确定的排放位置和照射位置来引导分配器移动机构32、LED移动机构42、脱脂激光器移动机构54和热固结激光器移动机构56以使分配器30、LED 40、脱脂激光器50和热固结激光器52移动到适当的布置(S1004)。
接着，控制单元22引导分配器30以朝向工作台11排放组合物(P)(S1006)。如果组合物(P)被排放而着落在工作台11上，则信息获取单元18检测组合物(P)的着落(S1008)。例如，信息获取单元18通过用拍摄装置70连续地或有规律地对工作台11进行拍摄来进行图像比较，从而检测组合物(P)的着落位置和时刻。
接着，控制单元22引导LED 40来照射用于使着落的组合物(P)固定在工作台11上(在此，使粘结剂(Pb)固化)的光(S1010)。因此，包含可光固化组合物的粘结剂(Pb)固化，使得组合物(P)固定在工作台11上。
接着，控制单元22引导脱脂激光器50来照射用于使在工作台11上的组合物(P)的粘结剂(Pb)脱脂的激光束(S1012)。脱脂激光器50的照射位置可以与LED 40的照射位置相同，并且如参照图3所描述的，其可以是与组合物(P)刚刚固定的LED 40的照射位置间隔开一定距离的另一个位置。
接着，控制单元22引导热固结激光器52来照射用于对在工作台11上的组合物(P)的无机颗粒(Pa)进行热固结的激光束(S1014)。热固结激光器52的照射位置可以与脱脂激光器50的照射位置相同，也可以是与其间隔开一定距离的另一个位置。
接着，控制单元22引导信息获取单元18来获取关于在工作台11上的组合物(P)的几何状态、物理状态和/或化学状态的信息(S1016)。例如，控制单元22在上述各步骤中引导拍摄装置70来拍摄经固定的组合物(P)、经脱脂的组合物(P)或经热固结的组合物(P)。基于所拍摄的图像数据，信息获取单元18获取关于在工作台11上的组合物(P)的几何状态的信息，例如位置、尺寸、形状、或者裂纹的存在或不存在。此外，例如，控制单元22在以上步骤中引导超声装置72来向经热固结的组合物(P)照射超声波。基于超声测量的数据，信息获取单元18获取关于在工作台11上的组合物(P)的物理状态的信息，例如密度，并获取关于几何状态的信息，例如裂纹或孔的存在或不存在以及裂纹或孔的尺寸。此外，例如，控制单元22在以上步骤中引导X射线衍射装置74来关于经热固结的组合物(P)测量X射线衍射图案。基于所测量的X射线衍射图案，信息获取单元18获取关于在工作台11上的组合物(P)的物理状态或化学状态的信息，例如化学组成、晶相、相分数或结晶度。
接着，控制单元22确定是否已基于输入数据完成第一层的形成(S1018)。如果确定第一层的形成尚未完成(S1018：否)，则流程返回到S1002。即，控制单元22基于通过信息获取单元18获取的关于在工作台11上的组合物(P)的几何状态、物理状态和/或化学状态的信息来确定将被排放组合物(P)的下一个排放位置，并且确定LED 40、脱脂激光器50或热固结激光器52的下一个照射位置。此后，再次进行排放组合物(P)，使其固定、脱脂和热固结的上述成形过程。
在此，下一个排放位置通过任何方法来确定。例如，下一个排放位置可以按照以下顺序来确定：其中过程首先沿着x方向从工作台11的一端到另一端行进，然后在y方向上略微行进，再次沿着x方向从工作台11的一端到另一端行进，并再次在y方向上略微行进等，如上所述，并且下一个排放位置也可以基于与供应单元12的当前位置的距离来确定。
同时，如果确定已完成第一层的形成(S1018：是)，则控制单元22确定是否已基于输入数据完成整个成形体的形成(S1020)。如果确定整个成形体的形成尚未完成(S1020：否)，则控制单元22引导工作台移动机构11a来使工作台11在z方向上移动(例如，使工作台11在z方向上下降对应于一个层的距离)(S1022)。此后，流程返回到S1000，并开始形成第二层。
同时，如果确定已完成整个成形体的形成(S1020：是)，则完成成形体的生产。完成第一层到最终层的形成，从而获得具有任何三维形状的成形体。
如上所述，成形装置1可以通过重复包括位置控制、排放、固定、脱脂、热固结和信息获取的各步骤(S1002至S1016)的成形循环来形成三维成形体的各个层，并且可以通过从第一层到最终层重复这样的层形成来形成三维成形体。在本说明书中，术语“成形循环”意指为了生产成形体而重复的并且由两个或更多个步骤(例如，排放步骤和热固结步骤)构成的一系列过程。在此，术语“重复”意指过程连续或间歇地进行至少两次，并且也包括例如在任何重复单元与下一重复单元之间插入另一过程的情况。
不必要在每个成形循环中必定进行所有上述步骤，并且在一些成形循环或所有成形循环中可以省略上述步骤中的一个或更多个。例如，在一些成形循环中，可以仅进行分配器30和LED 40的位置控制(S1002、S1004)、组合物(P)的排放(S1006、S1008)和固定(S1010)、以及信息获取(S1016)，在另一个成形循环中，可以仅进行脱脂激光器50和热固结激光器52的位置控制(S1002、S1004)、组合物(P)的脱脂(S1012)和热固结(S1014)、以及信息获取(S1016)。例如，在一些成形循环中，可以仅进行热固结(S1014)，在一些成形循环中，可以不进行热固结。
此外，各步骤的顺序或数量可以任意改变，并且也可以增加任何其他步骤。例如，使固定单元14、加热单元16和信息获取单元18移动可以在排放组合物(P)(S1006)之后进行。例如，获取信息(S1016)不仅可以在热固结(S1014)之后进行，而且可以在任何步骤之后进行。此外，例如，在获取信息(S1016)之后，可以增加通过控制单元22基于所获取的信息引导除去单元20来部分地除去在工作台11上的组合物(P)。
成形循环可以至少沿着工作台11重复。在此，术语“沿着工作台”意指“沿着工作台的各个表面中的面向排放组合物的分配器的表面”。此外，术语“至少沿着工作台重复”意指沿着工作台进行复数个成形循环，而不管是否沿着与工作台相交的方向重复成形循环。即，只要沿着工作台连续地或间歇地进行两个或更多个成形循环，成形循环就不仅沿着工作台重复而且还在与工作台相交的方向上重复，这对应于“至少沿着工作台重复”。此外，在本说明书中，例如，如果成形循环包括排放和热固结，则进行成形循环的位置对应于排放的组合物(P)着落的位置和发生热固结的位置。因此，术语“成形循环沿着工作台进行”意指，例如，如果成形循环包括排放和热固结，则在复数个成形循环中，组合物(P)着落的位置和发生热固结的位置是沿着该工作台的。
成形循环可以在同一平面内重复。在此，术语“在同一平面内重复”意指在平面上重复足以在三维空间中限定平面的四个或更多个成形循环。
[效果]
按照根据上述第一实施方案的成形装置1，重复进行包括供应组合物(P)和使组合物(P)热固结的成形循环。即，局部地进行使组合物(P)热固结，甚至在进行热固结操作之后，进一步供应下一组合物(P)。例如，由于顺序进行使组合物(P)固定(使粘结剂(Pb)固化)、使粘结剂(Pb)脱脂和使无机颗粒(Pa)热固结以便跟随从供应单元12供应组合物(P)，因此这些过程可以被细分。
由于脱脂过程被细分并且对少量的组合物(P)进行脱脂，因此各脱脂操作都可以除去粘结剂(Pb)，从而与如在常规立体光刻中在对其中分散有无机颗粒的粘结剂进行三维成形之后对整个成形体一次进行脱脂的情况相比，抑制了粘结剂(Pb)、粘结剂(Pb)的分解组分等残留在成形体中。此外，在如在常规立体光刻中对整个成形体进行脱脂的情况下，在成形体内部可能出现对应于粘结剂的体积的间隙，使得成品成形体可能因间隙的尺寸而收缩，但是如果如在本实施方案中对脱脂过程进行细分，则即使产生这样的间隙，也连续地供应组合物(P)，使得可以用下一组合物(P)填充间隙，从而抑制这样的收缩。
此外，由于热固结过程被细分并且对少量的组合物(P)进行热固结，因此与如在常规立体光刻中在首先进行三维成形之后对整个经脱脂的成形体进行热固结的情况相比，可以抑制由于成形体的部分之间的热膨胀系数差异而发生热固结体的裂纹或破损。即使由于热膨胀、热收缩等而发生裂纹等，也连续地进行供应组合物(P)，使得可以用下一组合物(P)来弥补这样的缺陷，从而抑制这样的缺陷的不利影响。如上所述，如果基于热固结结果以反馈方式控制组合物(P)的排放，则可以生产具有期望的形状和尺寸的固体成形体。
此外，在如在常规立体光刻中通过针对各层使容纳在液体槽中的前体固化来进行三维成形的情况下，需要在仅使各层的必要部分固化之后除去未固化的粘结剂，但是根据本实施方案的成形装置1不需要该过程。因此，可以降低成形过程的成本并提高效率。此外，可以减少常规立体光刻中的限制，从而改善无机材料在三维成形方面的自由度。
因此，可以生产具有改善的品质的含无机材料的成形体。
此外，根据本实施方案，成形装置1包括LED 40作为固定单元14，并且包括脱脂激光器50和热固结激光器52作为加热单元16。因此，可以单独控制固定、脱脂和热固结的各过程的进行位置、时刻等，从而有效地进行如上所述的顺序成形过程。
此外，在以上实例中，使用可光固化组合物作为组合物(P)的粘结剂(Pb)，但是粘结剂(Pb)不限于此。例如，可以使用诸如酚醛树脂或聚氨酯的热固性组合物作为粘结剂(Pb)，并且可以使用用于使热固性树脂固化的热源(例如，激光器)来代替LED 40作为固定单元14的组件。在这种情况下，由热固性树脂构成的粘结剂(Pb)通过来自热源的热而固化，使得组合物(P)固定在工作台11上。替代地，可以使用诸如聚乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯的热塑性组合物作为粘结剂(Pb)，并且可以通过预先将组合物(P)加热来在粘结剂(Pb)熔化在组合物(P)中的情况下朝向工作台11供应组合物(P)。在这种情况下，由热塑性树脂构成的粘结剂(Pb)在工作台11上自然冷却，使得组合物(P)固定在工作台11上。
[第二实施方案]
接着，将参照图5至图7描述第二实施方案。第二实施方案与第一实施方案的不同之处在于，通过使用两个分配器来生产由两种类型的组合物制成的成形体。此外，除了以下描述的配置之外的配置与第一实施方案的那些相同。
图5是示出根据第二实施方案的成形装置101的图。图6是示出第二实施方案的成形装置101的系统配置的实例的框图。
如图5所示，根据第二实施方案的成形装置101包括室110、工作台111、供应单元112、固定单元114、加热单元116和信息获取单元118、除去单元120以及控制单元122(见图6)。
虽然第一实施方案的供应单元12包括单个分配器30，但是供应单元112包括第一分配器(第一供应器)130和第二分配器(第二供应器)132。第一分配器130朝向工作台111间歇地或连续地排放包含第一无机颗粒(Pa1)的第一组合物(P1)。第二分配器132朝向工作台111间歇地或连续地排放包含第二无机颗粒(Pa2)的第二组合物(P2)。第一分配器130和第二分配器132可分别通过第一分配器移动机构134和第二分配器移动机构136移动。
像第一实施方案中的组合物(P)那样，第一组合物(P1)是例如包含第一无机颗粒(Pa1)和第一粘结剂(Pb1)的流体。第二组合物(P2)是例如包含第二无机颗粒(Pa2)和第二粘结剂(Pb2)的流体。第一组合物(P1)和第二组合物(P2)以无机颗粒(Pa1、Pa2)已分散在粘结剂(Pb1、Pb2)中的状态分别装入第一分配器130和第二分配器132。
像第一实施方案的无机颗粒(Pa)那样，第一无机颗粒(Pa1)是例如由任何无机材料如金属、氧化物、氮化物、氮氧化物、碳化物、氢氧化物、碳酸盐或磷酸盐、或其组合制成的颗粒。第二无机颗粒(Pa2)是由与第一无机颗粒(Pa1)不同的任何无机材料或无机材料的组合制成的颗粒。无机颗粒(Pa1、Pa2)的材料没有特别限制。此外，尽管第二无机颗粒(Pa2)可以与第一无机颗粒(Pa1)相同，但是在下文中，将描述使用与第一无机颗粒(Pa1)不同的第二无机颗粒(Pa2)的实例。
像第一实施方案的粘结剂(Pb)那样，第一粘结剂(Pb1)包含例如通过接收具有特定波长的光(例如，紫外光)而固化的可光固化组合物。同样地，第二粘结剂(Pb2)也包含可光固化组合物。第一粘结剂(Pb1)的可光固化组合物和第二粘结剂(Pb2)的可光固化组合物可以彼此相同或不同。
虽然第一实施方案的固定单元14包括单个LED 40，但是固定单元114包括用于第一组合物(P1)的第一LED 140和用于第二组合物(P2)的第二LED 142。第一LED 140通过使第一粘结剂(Pb1)固化来使第一组合物(P1)固定在工作台111上。第二LED 142通过使第二粘结剂(Pb2)固化来使第二组合物(P2)固定在工作台111上。第一LED 140和第二LED 142可分别通过第一LED移动机构144和第二LED移动机构146移动。
虽然第一实施方案的加热单元16包括单个脱脂激光器50和单个热固结激光器52，但是加热单元116包括用于第一组合物(P1)的第一脱脂激光器150和第一热固结激光器152，以及用于第二组合物(P2)的第二脱脂激光器154和第二热固结激光器156。第一脱脂激光器150和第一热固结激光器152二者对第一组合物(P1)进行激光照射以将第一组合物(P1)加热，从而对第一组合物(P1)分别进行脱脂和热固结。第二脱脂激光器154和第二热固结激光器156二者对第二组合物(P2)进行激光照射以将第二组合物(P2)加热，从而对第二组合物(P2)分别进行脱脂和热固结。此外，第一热固结激光器152和第二热固结激光器156也可以用于对在工作台111上彼此相邻的第一组合物(P1)和第二组合物(P2)进行热固结。可以将第一热固结激光器152或第二热固结激光器156的加热温度设定为适合于对包含不同材料的第一组合物(P1)和第二组合物(P2)进行热固结的温度。第一脱脂激光器150、第一热固结激光器152、第二脱脂激光器154和第二热固结激光器156可通过第一脱脂激光器移动机构158、第一热固结激光器移动机构160、第二脱脂激光器移动机构162和第二热固结激光器移动机构164移动。
如在第一实施方案中，控制单元122可以基于通过信息获取单元118获取的第一组合物(P1)和第二组合物(P2)的几何状态、物理状态和/或化学状态对供应单元112、固定单元114、加热单元116、信息获取单元118和除去单元120进行反馈控制。除了对第一实施方案描述的实例之外，在第二实施方案中，例如，控制单元122还可以由通过X射线衍射装置174获取的X射线衍射图案等指定第一组合物(P1)和第二组合物(P2)在第一组合物(P1)和第二组合物(P2)的成形位置或特定位置处的质量比，并且可以基于这样的信息确定各组合物(P1、P2)的排放位置或照射位置、是否对各组合物(P1、P2)使用除去单元120等。
图7是示出通过第二实施方案中的成形装置101生产成形体的方法的实例的流程图。
根据第二实施方案的生产成形体的方法的流程与第一实施方案的基本相同，不同之处在于使用两种无机材料。即，在图7中，对第一组合物(P1)和第二组合物(P2)中的每一者进行参照图4描述的通过第一实施方案中的成形装置1生产成形体的方法中的从位置控制到信息获取的各步骤。
如果开始形成第一层(S2000)，则控制单元122确定第一组合物(P1)和第二组合物(P2)的排放位置，以及第一LED 140、第二LED 142、第一脱脂激光器150、第二脱脂激光器154和第一热固结激光器152、第二热固结激光器156的照射位置(S2002)。
接着，控制单元122基于这些排放位置和照射位置来引导各移动机构以使供应单元112、固定单元114、加热单元116和信息获取单元118移动(S2004)。
接着，控制单元122引导第一分配器130和第二分配器132来分别朝向工作台111排放第一组合物(P1)和第二组合物(P2)(S2006)。这些排放时刻可以是同时的或者也可以是偏移的。如果第一组合物(P1)和第二组合物(P2)被排放以着落在工作台111上，则信息获取单元118检测第一组合物(P1)和第二组合物(P2)的着落(S2008)。
接着，控制单元122引导第一LED 140和第二LED 142来分别照射用于使已着落的第一组合物(P1)和第二组合物(P2)固定在工作台111上的光(S2010)。
接着，控制单元122引导第一脱脂激光器150和第二脱脂激光器154来分别照射用于使在工作台111上的第一组合物(P1)的第一粘结剂(Pb1)和第二组合物(P2)的第二粘结剂(Pb2)脱脂的激光束(S2012)。
接着，控制单元122引导第一热固结激光器152和第二热固结激光器156来分别照射用于对在工作台111上的第一组合物(P1)的第一无机颗粒(Pa1)和第二组合物(P2)的第二无机颗粒(Pa2)进行热固结的激光束(S2014)。
接着，控制单元122引导信息获取单元118来获取关于在工作台111上的第一组合物(P1)和第二组合物(P2)的几何状态、物理状态和/或化学状态的信息(S2016)。
重复包括上述步骤(S2002至S2016)的成形循环直到完成层的形成(S2018)。如果完成第一层的形成(S2018：是)，则控制单元122引导工作台移动机构111a以使工作台111在z方向上移动(S2022)。流程返回到S2000以开始第二层的形成。通过重复这样的层形成，形成三维成形体。
在上述流程中，对于各成形循环的各步骤都处理第一组合物(P1)和第二组合物(P2)二者，但是可以以任何顺序对第一组合物(P1)和第二组合物(P2)进行各处理。例如，在各成形循环中，首先对第一组合物(P1)进行排放、固定、脱脂和热固结，然后可以对第二组合物(P2)进行排放、固定、脱脂和热固结。此外，在对第一组合物(P1)和第二组合物(P2)进行排放和固定之后，可以首先对第一组合物(P1)进行脱脂和热固结，然后可以对第一组合物(P1)进行脱脂和热固结。替代地，首先仅对第一组合物(P1)重复成形循环，并且要包含在第一层中的所有第一组合物(P1)的热固结已完成，然后对第二组合物(P2)重复成形循环，使得可以形成整个第一层。
按照根据第二实施方案的成形装置101，除了对于根据第一实施方案的成形装置1描述的优点以外，还可以生产通过各种各样地组合复数种材料而复合地形成的成形体。例如，与针对各种材料生产由各种材料制成的部件然后组装所述部件的情况相比，不仅可以省略组装过程，而且还可以省略使用用于使部件彼此结合的结合剂、结合部件等，可以省略嵌合形状的形成等。因此，可以显著降低生产成本。
由于成形装置101可以以从各分配器排放的一滴为单位来选择用于成形体的材料，因此可以针对成形体的详细配置来控制材料组成。此外，由于可以使用各种无机材料，因此成形装置101可以用于生产用于各种用途的成形体，例如工业产品、医疗用品、研发制品、日用品和陶瓷产品。
此外，由于适合于各材料的热固结的温度或适合于各材料的结合部处的热固结的温度可以是不同的温度，因此成形装置101可以基于来自信息获取单元118的信息对第一热固结激光器152和第二热固结激光器156的激光束输出以及热固结温度进行反馈控制，如上所述，使得可以根据在各照射位置处的材料在最佳温度下进行热固结。因此，由于可以在任何位点处对各种材料充分地进行热固结，因此所获得的成形体的品质得到改善。
在以上实例中，使用了两种无机材料，但是可以使用三种或更多种无机材料。根据不同种类的无机材料的数量，诸如分配器的供应装置、诸如LED的固定装置、诸如脱脂激光器或热固结激光器的加热装置等的数量也可以适当地改变为三个或更多个。
在以上实例中，关于第一组合物(P1)和第二组合物(P2)中的每一者安装了一个LED、一个脱脂激光器和一个热固结激光器(即，总的来说，安装了两个LED、两个脱脂激光器和两个热固结激光器)，但是也可以省略这些中的一些。即，可以通过使用单个LED来对第一组合物(P1)和第二组合物(P2)二者进行固定，同样地，可以通过单个脱脂激光器或单个热固结激光器来对第一组合物(P1)和第二组合物(P2)二者进行脱脂或热固结。特别地，如果对各组合物进行成形循环，则可以用单个LED或单个激光器顺序地对第一组合物(P1)和第二组合物(P2)二者进行成形循环。
在以上实例中，信息获取单元118包括一个拍摄装置170、一个超声装置172和一个X射线衍射装置174，但是其数量可以根据需要增加。
在以上实例中，第一组合物(P1)和第二组合物(P2)分别被排放到工作台111上的不同位置，但是第一组合物(P1)和第二组合物(P2)的排放位置可以设置为工作台111上的相同位置。例如，通过在各成形过程中将第一组合物(P1)的排放位置设定为与第二组合物(P2)的排放位置相同的位置来重复成形过程，可以生产通过以预定比例混合第一组合物(P1)和第二组合物(P2)而形成的成形体。此外，通过在各成形过程中将第一组合物(P1)的排放位置设定为与第二组合物(P2)的排放位置相同的位置的同时重复成形过程，并逐渐改变第一组合物(P1)和第二组合物(P2)的排放量的比例，可以生产其中第一组合物(P1)和第二组合物(P2)的浓度比根据在成形体中的位置逐渐变化的成形体。
在以上实例中，控制单元122例如确定各成形循环的下一个排放位置和照射位置，但是可以在使第一分配器130和第二分配器132在预定方向上以恒定速度连续移动时确定在各位置处第一分配器130和第二分配器132的排放的存在或不存在、脱脂或热固结的存在或不存在等。在这种情况下，在其中排放工作在一定程度上已完成的步骤中，基于通过信息获取单元118获取的信息，可以在被确定为那时已被排放有第一组合物(P1)和第二组合物(P2)但是尚未适当地进行脱脂或热固结的位置处另外地进行排放或热固结。
[第三实施方案]
接着，将参照图8至图11描述第三实施方案。第三实施方案与第一实施方案的不同之处在于，无机颗粒(Pa')使用具有被有机涂层(Pb')包围的配置的组合物(P')，并且使用熔化激光器(熔化热源)240代替LED 40作为固定单元214的组件。此外，除了以下描述的配置之外的配置与第一实施方案的那些相同。
图8是示出根据第三实施方案的成形装置201的图。图9是示出第三实施方案的成形装置201的系统配置的实例的框图。
在第三实施方案中，组合物(P')具有包含无机颗粒(Pa')(核)和涂覆无机颗粒(Pa')的有机涂层(Pb')(壳)的核-壳结构。组合物(P')是固体并且大量的组合物(P')装入分配器230。例如，分配器230将组合物(P')按一滴排放到工作台211上。
有机涂层(Pb')由热塑性树脂等构成，其通过热而软化或熔化(在下文中，统一简单地称为“熔化”)。热塑性树脂的实例可以包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚缩醛、聚对苯二甲酸乙二醇酯、氯乙烯树脂、ABS树脂(丙烯腈·丁二烯·苯乙烯共聚物合成树脂)等。
如图8所示，根据第三实施方案的成形装置201包括室210、工作台211、供应单元212、固定单元214、加热单元216、信息获取单元218、除去单元220和控制单元222(见图9)。
虽然第一实施方案和第二实施方案的固定单元14和固定单元114包括用于使粘结剂(Pb)固化的LED 40、第一LED 140和第二LED 142，但是固定单元214包括熔化激光器240。
熔化激光器240向在工作台211上的有机涂层(Pb')施加热。因此，有机涂层(Pb')在工作台211上熔化。例如，熔化激光器240可以对组合物(P')进行激光照射以将组合物(P')加热到例如80℃至200℃的温度，从而使组合物(P')的有机涂层(Pb')熔化。熔化激光器240可通过熔化激光器移动机构242至少在x方向和y方向上移动，例如可绕z轴旋转，甚至可在与z轴平行的平面上旋转。
接着，将参照图10和图11描述通过第三实施方案的成形装置201生产成形体的方法的实例。
图10是示出通过第三实施方案的成形装置201生产成形体的方法的实例的图。图10示出了该生产方法中的从组合物(P')的排放到热固结的一系列过程(a)至(g)。
在图10的(a)中，从分配器230朝向工作台211排放组合物(P')。在此，如在图3中，在工作台211上已形成有其中已完成热固结的热固结体(C')和被在有机涂层(Pb')熔化后凝固的凝固涂层(B')包围的无机颗粒(Da'至Dd')。排放组合物(P')从图的左侧(-x方向)到右侧(+x方向)依次进行。
在图10的(b)中，排放的组合物(P')着落在无机颗粒(Dd')旁边。信息获取单元218获取组合物(P')的着落位置和时刻。紧接在着落之后，排放的组合物(P')为固体，并且组合物(P')的有机涂层(Pb')不与相邻的凝固涂层(B')成为一体。朝向该有机涂层(Pb')，固定单元214中的熔化激光器240照射激光束。因此，由热塑性树脂构成的有机涂层(Pb')熔化。
在图10的(c)中，与有机涂层(Pb')相邻的无机颗粒(Dd')附近的有机涂层(Pb')也通过熔化激光器240与有机涂层(Pb')一起同时熔化从而与有机涂层(Pb')成为一体。接着，熔化的有机涂层(Pb')通过自然冷却凝固。此时，由于同时熔化的有机涂层(Pb')也凝固，因此包围无机颗粒(Da'至De')的整个有机涂层成为一体。
在图10的(d)中，包含有机涂层(Pb')的凝固涂层(B')凝固，并且排放的组合物(P')中所含的无机颗粒(De')被固定在工作台211上。
图10的(d)至图10的(g)中所示的后续过程与图3(c)至3(f)中所示的过程基本相同。即，在图10的(d)中，加热单元216的脱脂激光器250在无机颗粒(Da')附近照射激光束，使得无机颗粒(Da')附近的凝固涂层(B')脱脂。在图10的(e)中，加热单元216的热固结激光器252在热固结体(C')与无机颗粒(Da')之间的边界附近照射激光束，从而对热固结体(C')和无机颗粒(Da')进行热固结。在图10的(f)中，分配器230等在+x方向上移动。在图10的(g)中，再次从分配器230朝向工作台211排放组合物(P')。此后，重复参照10(b)至10(f)描述的操作。
图11是示出通过第三实施方案的成形装置201生产成形体的方法的实例的流程图。
该方法中的使组合物固定在工作台上的过程与图4所示的通过成形装置1生产成形体的方法中的该过程不同。
在第一实施方案中，组合物(P)的固定在检测到组合物(P)的着落(S1008)之后通过用LED 40使粘结剂(Pb)固化来进行。
相比之下，在第三实施方案中，在检测到组合物(P')的着落之后，控制单元222引导熔化激光器240来向组合物(P')照射激光束以将已着落在工作台211上的组合物(P')中的有机涂层(Pb')加热并熔化(S3010)。此后，通过自然冷却使熔化的有机涂层(Pb')凝固(S3012)。因此，组合物(P')被固定在工作台211上。
有机涂层(Pb')的状态或温度可以通过信息获取单元218的拍摄装置270或任何检测器(例如，热成像装置)来检查，从而确定有机涂层(Pb')是否已经凝固。替代地，当熔化激光器240已经照射了激光束并且经过了预定时间时，可以确定有机涂层(Pb')已经凝固。如果确定有机涂层(Pb')已经凝固，则流程行进至S3014。
后续过程与第一实施方案中的那些相同。即，图11的S3014至S3024对应于图4的S1012至S1022。
此外，第三实施方案的组合物(P')可以用于第二实施方案中。例如，第二实施方案的第一组合物(P1)和第二组合物(P2)中的一者或两者可以具有与第三实施方案的组合物(P')相同的形式。
[修改方案]
在以上实例中，在完成对组合物的排放、固定、脱脂和热固结之后，工作台在x方向或y方向上移动以排放下一组合物，但是成形过程不限于此。例如，在使组合物固定之后，可以在脱脂之前使工作台移动，并且可以与脱脂或热固结同时进行下一组合物的排放或固定。此外，可以与组合物的固定同时进行下一组合物的排放。例如，如果连续地而不是间歇地进行从分配器排放组合物，则组合物连续地供应，使得可以与组合物的供应同时进行所供应的组合物的固定、脱脂和热固结以及各组件例如工作台或激光器的移动。
在以上实例中，在组合物着落在工作台上之后，进行通过LED或熔化激光器的用于固定的光照射，但是固定过程的时刻不限于此。例如，光照射可以在组合物被排放并落下时进行。
在以上实例中，脱脂激光器和热固结激光器将激光束照射到大致相同的区域，但是其照射位置不必一定相同。例如，可以将热固结激光器的照射位置与脱脂激光器的照射位置间隔开一定距离(例如，约1mm)，并且可以控制热固结激光器的照射以跟随脱脂激光器的照射。
在以上实例中，可以通过在脱脂之前通过使用LED或熔化激光器使组合物暂时固定在工作台上来使成形装置的操作稳定，但是例如，可以省略这种固定，并且如果检测到组合物着落在工作台上，则可以通过用脱脂激光器照射激光束来对粘结剂进行脱脂。
在以上实例中，固定单元和加热单元作为单独的组件安装，但是例如，作为用于使组合物的可光固化组合物固化的光源，也可以使用加热单元的脱脂激光器或热固结激光器。在这种情况下，当进行固定时，可以使用降低的激光输出；当进行脱脂和热固结时，可以使用增加的激光输出。因此，可以简化成形装置的配置。
在以上实例中，在进行热固结之后且在检测到组合物着落之前，可以通过控制单元来确定分配器的排放位置以及固定单元和加热单元的照射位置，并且其布置可以改变，但是确定这些排放位置和照射位置的时刻及其布置的改变不限于此。控制单元可以在任何时刻确定分配器的排放位置以及固定单元和加热单元的照射位置，并且可以在任何时刻引导分配器移动机构、LED移动机构、脱脂激光器移动机构和热固结激光器移动机构以改变其布置。
在以上实例中，排放位置和照射位置基于通过信息获取单元获取的信息来确定，但是组合物的排放和各步骤在不使用这样的信息的情况下可以根据预定的排放位置和照射位置的次序进行。同样地，在以上实例中，固定单元或加热单元的照射时刻基于通过信息获取单元获取的信息来确定，但是固定单元或加热单元的照射时刻在不使用这样的信息的情况下也可以基于分配器实际排放组合物的时刻、组合物的密度、排放的组合物的量、分配器与工作台之间的距离等来确定。
在以上实例中，尽管描述了通过使工作台在z方向上逐步下降来从下开始一个一个地形成成形体的层的过程，但是成形过程不必一定通过层进行。例如，成形体在不使工作台在z方向上移动的情况下可以通过适当地改变分配器、固定单元和加热单元的高度或方向以使组合物沉积在工作台上来形成。在这种情况下，分配器、固定单元和加热单元可以是可通过分配器移动机构、LED移动机构、脱脂激光器移动机构和热固结激光器移动机构在z方向上移动的。
此外，在以上实例中，分配器、固定单元和加热单元基于所确定的排放位置和照射位置来移动，但是可以使工作台在x方向和y方向上移动而不是使分配器、固定单元和加热单元移动。即，分配器、固定单元和加热单元的位置可以是固定的，并且可以使工作台在x方向、y方向和z方向上移动。替代地，工作台、分配器、固定单元和加热单元都可以是在x方向和y方向上可移动的。
在以上实例中，使用分配器作为用于供应组合物的供应器，但是供应器不限于此。例如，如果组合物是具有一定尺寸或更大的固体，则可以使用细臂机构作为供应器，所述细臂机构可以设置在工作台上的任何位置，同时通过物理抓握、磁力作用等以吸附保持组合物。
如上所述，尽管已参照有限的实施方案和附图对本公开进行了描述，但是本公开不限于此，并且在本公开的技术精神和权利要求的等同方案范围内，本公开所属领域的技术人员自然可以进行各种修改和改变。

Claims (19)

1.一种用于三维成形的成形装置，包括：
供应单元，所述供应单元配置成朝向工作台间歇地或连续地供应包含无机材料的组合物；
加热单元，所述加热单元包括热固结热源，所述热固结热源配置成在所述工作台上对于从所述供应单元供应的所述组合物至少进行热固结；
信息获取单元，所述信息获取单元配置成获取关于经热固结的组合物的几何状态、物理状态和化学状态中的至少一者的信息，以及所述物理状态包括密度和/或晶相；以及
控制单元，所述控制单元配置成控制所述供应单元和所述加热单元以便重复包括所述组合物的所述供应和所述热固结的成形循环，并配置成基于所述信息来控制所述供应单元和所述加热单元中的至少一者；以及
其中所述供应单元包括：第一供应器，所述第一供应器配置成朝向所述工作台间歇地或连续地供应包含第一无机材料的第一组合物；和第二供应器，所述第二供应器配置成朝向所述工作台间歇地或连续地供应包含与所述第一无机材料不同的第二无机材料的第二组合物；以及
其中所述加热单元包括：第一热固结热源，所述第一热固结热源配置成在所述工作台上对于从所述第一供应器供应的所述第一组合物至少进行热固结；和第二热固结热源，所述第二热固结热源配置成在所述工作台上对于从所述第二供应器供应的所述第二组合物至少进行热固结。
2.根据权利要求1所述的成形装置，
其中所述控制单元控制所述供应单元和所述加热单元以便至少沿着所述工作台重复所述成形循环。
3.根据权利要求1所述的成形装置，
其中所述控制单元基于所述信息确定供应所述组合物的位置和进行所述热固结的位置中的至少一者。
4.根据权利要求1所述的成形装置，
其中所述信息获取单元具有配置成拍摄在所述工作台上的所述组合物的拍摄装置，
其中所述信息获取单元基于从所述拍摄装置获得的拍摄数据来获取关于所述经热固结的组合物的几何状态的信息，以及
其中所述控制单元基于关于所述经热固结的组合物的几何状态的信息来确定在所述工作台上供应所述组合物的位置和在所述工作台上进行所述热固结的位置中的至少一者。
5.根据权利要求1所述的成形装置，
其中所述信息获取单元具有配置成获取所述信息的超声装置，以及所述超声装置配置成朝向在所述工作台上的所述组合物发射超声波以及接收反射的超声波。
6.根据权利要求5所述的成形装置，
还包括除去单元，所述除去单元配置成从所述工作台上除去在所述工作台上凝固的所述组合物的至少一部分，
其中所述信息获取单元基于从所述超声装置获得的数据来获取关于所述经热固结的组合物的几何状态或物理状态的信息，以及
其中所述控制单元基于关于所述经热固结的组合物的几何状态或物理状态的信息来控制所述除去单元以便从所述工作台上除去在所述工作台上的所述组合物的至少一部分。
7.根据权利要求1所述的成形装置，
其中所述信息获取单元具有配置成获取所述信息的X射线衍射装置，以及所述X射线衍射装置配置成测量在所述工作台上的所述组合物的X射线衍射图案。
8.根据权利要求7所述的成形装置，
其中所述信息获取单元基于通过所述X射线衍射装置测量的所述X射线衍射图案来获取关于所述经热固结的组合物的物理状态或化学状态的信息，以及
其中所述控制单元基于关于所述经热固结的组合物的物理状态或化学状态的信息来控制所述加热单元以便再加热在所述工作台上的所述组合物。
9.根据权利要求1所述的成形装置，
其中所述组合物包含其中已分散有所述无机材料的有机粘结剂或包围所述无机材料的有机涂层，
其中所述加热单元还包括脱脂热源，所述脱脂热源配置成通过向所述组合物施加热来使所述有机粘结剂或所述有机涂层脱脂，以及
其中所述控制单元控制所述脱脂热源以便在通过所述热固结热源进行所述热固结之前进行所述脱脂。
10.根据权利要求1所述的成形装置，还包括固定单元，所述固定单元配置成使所述组合物固定在所述工作台上。
11.根据权利要求10所述的成形装置，
其中所述组合物包含有机粘结剂，所述有机粘结剂包含可光固化组合物，以及
其中所述固定单元包括光源，所述光源配置成在所述热固结之前使所述可光固化组合物光固化。
12.根据权利要求10所述的成形装置，
其中所述组合物包含涂覆有有机涂层的无机颗粒，以及
其中所述固定单元包括熔化热源，所述熔化热源配置成在所述热固结之前将所述有机涂层热熔化。
13.一种由包含无机材料的组合物生产三维成形体的方法，所述方法包括：
从供应单元朝向工作台间歇地或连续地供应所述组合物；
通过加热单元对于从所述供应单元供应的所述组合物在所述工作台上至少进行热固结；
获取关于经热固结的组合物的几何状态、物理状态和化学状态中的至少一者的信息，以及所述物理状态包括密度和/或晶相；以及
基于所述信息，控制所述供应单元和所述加热单元中的至少一者，
其中重复包含所述供应和进行所述热固结的成形循环；以及
所述方法还包括：第一供应，所述第一供应朝向所述工作台间歇地或连续地供应包含第一无机材料的第一组合物；和第二供应，所述第二供应朝向所述工作台间歇地或连续地供应包含与所述第一无机材料不同的第二无机材料的第二组合物；
第一热固结，所述第一热固结通过所述加热单元在所述工作台上对于所供应的第一组合物至少进行热固结；和第二热固结，所述第二热固结通过所述加热单元对于所供应的第二组合物在所述工作台上至少进行热固结。
14.根据权利要求13所述的方法，
其中至少沿着所述工作台重复所述成形循环。
15.根据权利要求13所述的方法，
还包括使所述工作台沿着与所述工作台正交的方向移动，
其中沿着所述工作台重复所述成形循环，以及
其中通过沿着所述工作台重复所述成形循环并重复使所述工作台的移动来形成具有三维形状的所述三维成形体。
16.根据权利要求13所述的方法，
其中所述控制包括基于所述信息确定供应所述组合物的位置和进行所述热固结的位置中的至少一者的过程。
17.根据权利要求13所述的方法，
其中获取所述信息包括通过用拍摄装置拍摄在所述工作台上的所述组合物来获取关于所述组合物的布置或形状的信息的过程，以及
其中所述控制包括基于关于所述组合物的布置或形状的信息来确定在所述工作台上供应所述组合物的位置和在所述工作台上进行所述热固结的位置中的至少一者的过程。
18.根据权利要求13所述的方法，
其中获取所述信息包括通过用超声装置朝向在所述工作台上的所述组合物发射超声波并接收反射的超声波来获取关于所述组合物的密度的信息的过程，以及
其中所述控制包括基于关于所述组合物的密度的信息来确定在所述工作台上供应所述组合物的位置和在所述工作台上进行所述热固结的位置中的至少一者的过程。
19.根据权利要求13所述的方法，
其中获取所述信息包括通过用X射线衍射装置测量在所述工作台上的所述组合物的X射线衍射图案来获取关于所述组合物的结晶度的信息的过程，以及
其中所述控制包括基于关于所述组合物的结晶度的信息来控制所述加热单元以便再加热在所述工作台上的所述组合物的过程。
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