CN114286729B - 用于叠层制造的粉末共混物 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种用于叠层制造的粉末共混物，该粉末共混物包括用于该粉末共混物的微粒金属粘结剂材料、磨料颗粒和分离减小添加剂，其中该分离减小添加剂包括二氧化硅纳米颗粒。根据另一个方面，本公开涉及一种制造此类粉末共混物的方法和该粉末共混物的用途。在又一个方面，提供了通过经由用聚焦束的照射来处理此类粉末共混物来获得的三维制品。

Description

用于叠层制造的粉末共混物
技术领域
本公开整体涉及粉末共混物的领域，具体地讲，涉及包括微粒金属粘结剂材料并且适用于叠层制造的粉末共混物。本公开还涉及制造此类粉末共混物的方法以及由此获得的三维制品。本公开还涉及此类粉末共混物的各种用途。
背景技术
当处理粉末形式的固体时，块状固体的处理、混合和递送呈现独特的困难性。通常，对于组合物的预期应用而言，粉末状微粒自身的一种或多种物理特性很重要或甚至很关键。微粒形状、颗粒尺寸和颗粒孔隙度通常描述重要的物理属性或特性。粉末在使用或储存期间所遭遇的环境条件(湿度、温度、剪切力以及其它条件)可能并且经常确实影响了微粒的一种或多种特性。聚集、附聚、分离、磨损和絮凝表示对粉末的最常见降解作用，并且它们的存在或进展极大地限制了许多粉末组合物的效用和可行性。
各种诸如粉末冶金、药品、食品、塑料和电池制造行业的工程师和操作者日常所面临的问题是如何获得干燥块状固体的均匀共混物。即使当获得了可接受的共混物时，又出现了如何保持共混物通过一个或多个下游设备的其它挑战。加工之前以及加工期间，共混不足或无法保持适当的共混将导致额外且不必要的花费，包括与材料不合格和产量降低、共混时间和能量增加、生产力降低、启动延迟、以及次品或不合格产品相关的花费。原料和中间产物发生粉末结块，尤其是在储存期间(例如在袋或转筒中)发生粉末结块，也会造成严重的问题。粉末结块与无法获得均匀的共混物和混合物均会降低批料的均匀性。除了其它缺点以外，这还会要求增加测试和取样。
一些流动性助剂是已知的。例如，热解法二氧化硅是一种受欢迎的可用于改善流动特性的粉末添加剂。虽然相对便宜，但热解法二氧化硅通常无法防止许多颗粒类型的附聚。流动性也是一个程度的问题；热解法二氧化硅的许多(如果不是最多)使用将导致一定程度的附聚和聚集。一些要求不高的工业应用可允许一定程度的附聚，但是在要求较高的应用中则是不允许的。然而，涉及粉末的精确定量或混合的应用则要求更多。即使在相对要求不高的应用中，改善粉末流动特性的能力会导致在均匀性增加的同时，使混合条件更加温和，或使混合周期更短。另外，粉末流动特性增加可减少昂贵成分如染料和颜料的使用量，尤其是在使用一定量上述成分的需要与所述材料在与之混合的粉末中的分散度相关的情况下。
用于叠层制造技术的基于金属的粉末共混物的制备或递送是特别苛刻的。这种特定技术(其也称为3D打印技术)涵盖各种技术，例如直接金属激光烧结(DMLM)、选择性激光熔化(SLM)、选择性激光烧结(SLS)、电子束熔化(EBM)或直接沉积，使得能够直接从金属或聚合物粉末快速产生复杂形状的三维部件。叠层制造过程通常使用松散粉末床，该流动性和/或扩散属性将在尝试产生精细特征部件时起关键作用。
当用于产生研磨制品时，叠层制造过程通常使用包括金属粘结基质和磨料颗粒的粉末共混物。通常包括具有非常不同的形状、尺寸和密度的微粒材料的粉末共混物在搬运和传送步骤期间自然倾向于分离，其中较轻和较大的磨料颗粒迁移到粉末共混物的顶部。当粉末共混物中使用的微粒材料具有显著不同的尺寸时，甚至更加剧了分离的问题。当使用以第三微粒材料或粘结剂的形式的添加剂时，减少了部分问题，这意味着减小各种微粒材料的移动性。然而，已知这些添加剂的使用会抑制初始粉末共混物的整体流动性。这种部分解决方案例如在美国专利号5069714(Gosselin)中公开。
在不质疑与本领域已知的解决方案相关联的技术优点的情况下，仍然需要适用于叠层制造并且克服上述缺陷的粉末共混物。
发明内容
根据一个方面，本公开涉及一种用于叠层制造的粉末共混物，该粉末共混物包括用于该粉末共混物的微粒金属粘结剂材料、磨料颗粒和分离减小添加剂，其中该分离减小添加剂包括二氧化硅纳米颗粒。
根据另一个方面，本公开涉及一种制造适用于叠层制造的粉末共混物的方法，其中该方法包括混合微粒金属粘结剂材料、磨料颗粒和包括二氧化硅纳米颗粒的分离减小添加剂的步骤。
在又一个方面，本公开涉一种通过经由用聚焦束的照射来处理如上所述的粉末共混物来获得的三维制品。
根据又一个方面，本公开涉及如上所述的粉末的用于叠层制造的用途。
附图说明
图1是根据本公开的一个方面的粉末共混物的扫描电子显微镜图像。
图2是根据本公开的对比粉末共混物的扫描电子显微镜图像。
图3是在图1中表示的粉末共混物的放大扫描电子显微镜图像。
图4是在图2中表示的粉末共混物的放大扫描电子显微镜图像。
具体实施方式
根据第一方面，本公开涉及一种用于叠层制造的粉末共混物，该粉末共混物包括用于该粉末共混物的微粒金属粘结剂材料、磨料颗粒和分离减小添加剂，其中该分离减小添加剂包括二氧化硅纳米颗粒。
在本公开的上下文中，已经令人惊讶地发现，如上所述的粉末共混物非常适用于叠层制造、特别是涉及通过用聚焦束的照射来处理粉末共混物的步骤的叠层制造过程。
具体地，已经发现如上所述的粉末共混物提供流动性和抗分离属性的极佳平衡，这使得它们特别适合于通常用于叠层制造过程的搬运和传送步骤。设置有这些有利特性的粉末材料特别适合于产生设置有均匀和精细特征部件的三维制品。
不希望受理论束缚，据信对叠层制造的这种优异适用性是由于如上所述的技术特性的特定组合，并且具体地由于合并包括二氧化硅纳米颗粒的分离减小添加剂。
申请人面临的挑战是配制包括微粒金属粘结剂材料和磨料颗粒的粉末组合物，这特别适用于叠层制造。换句话说，从包括具有非常不同的形状、尺寸和密度的颗粒的粉末材料开始，申请人解决了配制设置有流动性和抗分离属性的极佳平衡的粉末共混物的特别具有挑战性的技术问题。据申请人所知，使用二氧化硅纳米颗粒作为包括微粒金属粘结剂材料和磨料颗粒的粉末共混物中的分离减小添加剂在之前从未报告过。
已经进一步发现，在本公开的粉末共混物中，该二氧化硅纳米颗粒的至少一部分可能经由物理相互作用、特别是经由静电相互作用粘结到该磨料颗粒的该表面的至少一部分。在本公开的一些方面，二氧化硅纳米颗粒的至少一部分可在磨料颗粒的表面的至少一部分上形成层。
仍然不希望受理论束缚，据信存在于磨料颗粒的表面的至少一部分上的二氧化硅纳米颗粒能够修改(即增加)所得磨料颗粒的摩擦系数，使得接触由二氧化硅纳米颗粒改性的磨料颗粒的微粒金属粘结剂材料将见证其流动性参数减小并且基本上匹配改性磨料颗粒的流动性。换句话说，存在于磨料颗粒表面的至少一部分上的二氧化硅纳米颗粒使得能够对准改性磨料颗粒和微粒金属粘结剂材料之间的流动性属性，这继而将导致这两种类型的微粒材料之间的分离的显著减小或甚至不存在分离。
这是非常令人惊讶且反直觉的发现，因为二氧化硅纳米颗粒通常已知并且用作流动性增强剂、特别是由于其摩擦减小属性(润滑效果)。根据本公开，二氧化硅纳米颗粒的作为分离抑制剂的用途是基于确切相反的效果，该效果是由于带给磨料颗粒的摩擦增加而引起的流动性减小。因此，在适用于叠层制造的粉末共混物中使用流动性减小添加剂是反直觉的，因为流动性、混合和扩散属性在获得设置有精细分辨率的三维制品方面起决定作用。令人惊讶的是，本公开的粉末共混物设置有流动性和抗分离属性的极佳平衡，这使得它们特别适用于叠层制造。
在本公开的上下文中，已经进一步发现，将二氧化硅纳米颗粒(非金属颗粒)作为分离抑制剂合并在粉末共混物中不会不利地影响其在叠层制造过程中的加工性。具体地，已经发现二氧化硅纳米颗粒不会不利于通常存在于微粒金属粘结剂材料和磨料颗粒之间并且有利地影响叠层制造中的加工性的特别粘结相互作用。这再次是非常令人惊讶且反直觉的发现，因为通常预期二氧化硅纳米颗粒基本上减小这种粘结相互作用，这是由于二氧化硅纳米颗粒带给微粒金属粘结剂材料和磨料颗粒的润滑效果。
除非另外指明，否则以该组合物的体积百分比表示的粉末组合物成分的总量总计为100％，即除非另外陈述，否则组合物的总体积始终为100体积％。
根据本公开的粉末共混物包括微粒金属粘结剂材料。用于本文的微粒金属粘结剂材料不受特别限制。在金属粉末共混物的领域中通常已知的任何微粒金属粘结剂材料可在本公开的上下文中使用。按照本公开，本领域的技术人员可容易地识别用于本文的合适的微粒金属粘结剂材料。
在根据本公开的粉末的一个示例性方面，用于本文的微粒金属粘结剂材料的平均粒度在1至100微米、1至90微米、1至80微米、2至70微米、2至60微米、2至50微米或甚至5至50微米的范围内。
根据一个有利方面，用于本文的金属粘结剂材料选自：钴、铬、青铜、铜、锡、铁、铁合金、银、镍、钨、钛、锰、铝、硅、它们的任何碳化物或氮化物形式，以及它们的任何组合物、混合物或合金。
在更有利的方面，用于本文的金属粘结剂材料选自：钴、铬、钴-铬合金、铜、铝合金、铜-银合金、铜-磷合金、镍-磷合金、银合金，以及它们的任何组合物或混合物。
在仍更有利的方面，用于本文的金属粘结剂材料选自：钴、铬、钴铬-合金，以及它们的任何组合物或混合物。
根据特别有利的方面，用于本公开的金属粘结剂材料被选择为包括钴-铬合金。
在典型方面，根据本公开的粉末共混物包括该微粒金属粘结剂材料，基于该粉末共混物的总体积，该微粒金属粘结剂材料的量的范围为60体积％至98体积％、70体积％至95体积％、75体积％至95体积％、80体积％至95体积％或甚至80体积％至90体积％。
根据本公开的粉末共混物还包括磨料颗粒。用于本文的磨料颗粒不受特别限制。在金属粉末共混物的领域中通常已知的任何磨料颗粒可在本公开的上下文中使用。按照本公开，本领域的技术人员可容易地识别用于本文的合适的磨料颗粒。
根据一个典型方面，用于本公开的磨料颗粒的平均粒度大于微粒金属粘结剂材料的平均粒度。
根据本公开的一个有利方面，该磨料颗粒的平均粒度与该微粒金属粘结剂材料的平均粒度的比率在1.1至20、1.1至18、1.2至15、1.2至10、1.5至10或甚至1.5至5的范围内。
根据一个示例性方面，该磨料颗粒的平均粒度在1至200微米、1至180微米、2至150微米、5至150微米、5至100微米、5至80微米、10至80微米、10至60微米或甚至20至60微米的范围内。
在一个典型方面，该磨料颗粒的堆积密度小于该微粒金属粘结剂材料的堆积密度。
在粉末共混物的另一个典型方面，该微粒金属粘结剂材料的堆积密度与该磨料颗粒的堆积密度的比率在1.1至20、1.1至18、1.2至15、1.2至10、1.5至10或甚至1.5至5的范围内。除非另有说明，否则根据ASTM D7481-18测量各种微粒材料的堆积密度。
通常，用于本文的磨料颗粒具有的莫氏硬度为至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少8.5或甚至至少9。在本公开的特定方面，磨料颗粒包括超级磨料颗粒。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、石榴石、熔融氧化铝-氧化锆、溶胶-凝胶衍生的磨粒、氧化铈、氧化锆、氧化钛以及它们的组合物。由溶胶-凝胶得到磨粒的例子可以参见美国专利4,314,827(Leitheiser等人)；美国专利4,623,364(Cottringer等人)；美国专利4,744,802(Schwabel)；美国专利4,770,671(Monroe等人)；以及美国专利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6,551,366(D'Souza等人)所描述的)。
根据本公开的一个有利方面，用于本文的磨料颗粒包括选自以下材料：金刚石、氮化硼、立方氮化硼、碳化硅、碳化硼、氮化硅、金属氧化物陶瓷、金属氮化物陶瓷、金属碳化物陶瓷、它们的任何组合物或混合物。
根据本公开的更有利的方面，用于本文的磨料颗粒包括选自以下材料：金刚石、氮化硼、特别是立方氮化硼，以及它们的任何组合物或混合物。
在一个示例性方面，用于本公开的磨料颗粒选自：成形颗粒、精确成形的颗粒、压碎的颗粒、薄片、棒、碎片、颗粒的附聚物、颗粒的成形附聚物，以及它们的任何组合物或混合物。
在优选的方面，用于本文的磨料颗粒是单独(非聚集和非附聚)颗粒。
根据本公开的粉末共混物的有益方面，磨料颗粒的至少一部分包括设置在其上的涂层。
实际上已经发现，当使用采用聚焦能量束的叠层制造方法来制造金属粘结磨料制品时，用于本文的某些磨料颗粒(具体地，金刚石颗粒)可易于损坏。在磨料颗粒表面上使用涂层可使在暴露于聚焦能量束期间被传递到磨料颗粒的热的量最小化。在工艺期间涂层可以以以下多种方式保护磨料颗粒：反射聚焦能量束、吸收能量、和将磨料颗粒与热绝缘。
当磨料颗粒设置有涂层时，涂层可有益地包括镍、铜、钛、铬、钨、锆、钼、钒、钯、硅、铁、铝、钴、镍、耐热高温合金或者它们的合金或组合物。如本文所使用的“高温合金”是指由N.S所定义的合金。在斯托洛夫(Stoloff)的《Wrought and Powder Metallurgy(P/M)Superalloys》中，作为基于镍、镍-铁、或钴的耐热合金，其表现出机械强度与对表面降解的抗性的组合。(ASM手册，第1卷：性能与选择：铁、钢、和高性能合金，章节：特种钢和耐热性合金，1990年，第950～980页。)由Stoloff所引述的合金包括在该定义中，例如以商品名HASTELLOY从Haynes International公司(科科莫市，印第安纳州)购得的镍-铬-钼合金。
可使用如电镀、化学气相沉积、或使涂层材料物理气相沉积于磨料颗粒上(例如，在美国专利7,727,931(Brey等人)或美国专利4,612,242(Vesley等人)中)、将来自来自溶液的涂层材料化学沉积在磨料颗粒上的、或者使磨料颗粒与粉末状涂层材料和粘结剂一起翻滚的方法，在磨料颗粒上形成一个或多个涂层。
根据本公开的一个有利方面，可设置在所述磨料颗粒的所述表面的至少一部分上的所述涂层包括选自以下材料：金属、金属氧化物、金属碳化物、金属氮化物、类金属，以及它们的任何组合物、混合物或合金。
根据更有利的方面，用于本文的涂层包括选自以下材料：钨、钛、铬、锆、钽、钼、钒、钯、硅、铝、铁、钴、镍、银、铜、硼，以及它们的任何混合物、组合物或合金。
根据甚至更有利的方面，用于本公开的涂层包括选自以下材料：钨、钛，以及它们的任何混合物、组合物或合金。
根据另一个有利的方面，用于本文的涂层包括熔点为至少1300℃的材料。提供包括至少一种材料的涂层可在三维制品的叠层制造期间成功地保护磨料颗粒免受损坏，所述至少一种材料具有1300摄氏度或更高的熔点、以及优选的250J/kg/K或更大的热容量、200W/m/K或更小的热导率或者它们的组合。
在本公开的示例性方面，用于本文的涂层的厚度在100纳米至50微米的范围内。
在典型的方面，根据本公开的粉末共混物所述磨料颗粒，基于所述粉末共混物的总体积，所述磨料颗粒的量的范围为1体积％至40体积％、1体积％至35体积％、2体积％至30体积％、5体积％至30体积％、5体积％至25体积％、5体积％至20体积％、5体积％至15体积％或甚至10体积％至15体积％。
根据本公开的粉末共混物还包括分离减小添加剂，该分离减小添加剂包括二氧化硅纳米颗粒。用于本文的二氧化硅纳米颗粒不受特别限制。在粉末共混物的领域中通常已知的任何二氧化硅纳米颗粒可在本公开的上下文中使用。按照本公开，本领域的技术人员可容易地识别用于本文的合适的二氧化硅纳米颗粒。
根据本公开的粉末共混物的一个典型方面，该二氧化硅纳米颗粒的平均粒度小于该磨料颗粒的平均粒度。
根据本公开的粉末共混物的另一个典型方面，该二氧化硅纳米颗粒的平均粒度小于该微粒金属粘结剂材料的平均粒度。
在本公开的一个示例性方面，该二氧化硅纳米颗粒的至少一部分粘结到该磨料颗粒的表面的至少一部分，由此形成二氧化硅纳米颗粒改性的磨料颗粒。
在粉末共混物的一个典型方面，该二氧化硅纳米颗粒的至少一部分经由物理相互作用、特别是经由静电相互作用粘结到该磨料颗粒的所述表面的至少一部分。
在粉末共混物的另一个典型方面，该二氧化硅纳米颗粒的该至少一部分在该磨料颗粒的该表面的至少一部分上形成层。
根据本公开的一个有利方面，该二氧化硅纳米颗粒的平均粒度不大于300纳米、不大于250纳米、不大于200纳米、不大于150纳米、不大于100纳米、不大于80纳米、不大于60纳米、不大于50纳米、不大于40纳米、不大于30纳米、不大于20纳米或甚至不大于10纳米。
根据本公开的另一个有利方面，该二氧化硅纳米颗粒的平均粒度在0.5纳米至300纳米、1纳米至200纳米、1纳米至150纳米、2纳米至150纳米、2纳米至100纳米、2纳米至80纳米、2纳米至60纳米、2纳米至50纳米、2纳米至40纳米、2纳米至30纳米、2纳米至20纳米或甚至2纳米至10纳米的范围内。
根据又一个方面，用于本文的二氧化硅纳米颗粒是单独(非聚集和非附聚)颗粒。
在一个特定方面，用于本文的二氧化硅纳米颗粒的至少一部分具有表面改性，该表面改性具体地由表面改性剂提供。
在一个有利方面，用于与二氧化硅纳米颗粒结合使用的表面改性剂选自：疏水表面基团、亲水性表面基团，以及它们的任何组合物或混合物。
根据更有利的方面，用于本文的表面改性剂选自：疏水表面基团、特别是有机硅烷。
用于本文的二氧化硅纳米颗粒及其制造过程例如在美国专利号8062670(Baran,Jr.等人)中描述。
在一个典型的方面，根据本公开的粉末共混物包括该分离减小添加剂，基于该粉末共混物的总体积，该分离减小添加剂的量的范围为0.01体积％至10体积％、0.05体积％至10体积％、0.05体积％至8体积％、0.1体积％至8体积％、0.2体积％至8体积％、0.2体积％至6体积％、0.5体积％至6体积％、0.5体积％至5体积％或甚至1体积％至5体积％。
根据特定方面，根据本公开的粉末共混物包括：
a)60体积％至98体积％、70体积％至95体积％、75体积％至95体积％、80体积％至95体积％或甚至80体积％至90体积％的该微粒金属粘结剂材料；
b)1体积％至40体积％、1体积％至35体积％、2体积％至30体积％、5体积％至30体积％、5体积％至25体积％、5体积％至20体积％、5体积％至15体积％或甚至10体积％至15体积％的该磨料颗粒；和
c)0.01体积％至10体积％、0.05体积％至10体积％、0.05体积％至8体积％、0.1体积％至8体积％、0.2体积％至8体积％、0.2体积％至6体积％、0.5体积％至6体积％、0.5体积％至5体积％或甚至1体积％至5体积％的该分离减小添加剂；
其中体积百分比基于该粉末共混物的总体积。
根据另一个方面，本公开涉及一种制造适用于叠层制造的粉末共混物的方法，其中该方法包括混合微粒金属粘结剂材料、磨料颗粒和包括二氧化硅纳米颗粒的分离减小添加剂的步骤。
可使用粉末组合物的领域中通常已知的技术和装备来简单地混合根据本公开的粉末共混物的各种成分。任选的筛分步骤或速度混合器可用于破坏粉末共混物中的任何附聚或聚集材料。
根据又一个方面，本公开涉及一种处理适用于叠层制造并且包括微粒金属粘结剂材料和磨料颗粒的粉末共混物的方法，其中该方法包括合并包括二氧化硅纳米颗粒的分离减小添加剂的步骤。
在本公开的又一个方面，提供了一种减少包括微粒金属粘结剂材料和磨料颗粒的粉末共混物的分离的方法，其中该方法包括合并二氧化硅纳米颗粒的步骤。
在本公开的又一个方面，提供了一种制造三维制品的方法，包括通过用聚焦束(能量)的照射来处理如上文所述的粉末共混物的步骤。
根据制造三维制品的该方法的特定方面，该方法包括以下顺序步骤：
a)执行包括以下顺序步骤的子过程：
i.使如上所述的粉末共混物层沉积在受限区域中；
ii.任选地，铺展该粉末共混物的该层，具体地通过铺展杆，以提供基本上均匀的厚度；以及
iii.通过用聚焦束的照射来选择性地处理该粉末共混物的该层的区域以将该金属粘结剂颗粒粘结在一起；
b)独立地实施步骤a)多次以生成三维制品，该三维制品包括粘结颗粒和剩余的非粘结粉末共混物，其中在每个步骤a)中，该粉末共混物是独立地选择的；以及
c)将基本上所有的剩余的非粘结粉末共混物与所述三维制品分离，其中该三维制品包括保持在该金属粘结剂材料中的该磨料颗粒和该二氧化硅纳米颗粒。
如上所述的制造三维制品的方法有利地是叠层制造过程，由此以逐层方式形成三维制品。
用于制造三维制品的方法的各种层优选地具有基本上均匀的厚度。例如，该层的厚度可变化，诸如50微米或更小、40微米或更小、30微米或更小、20微米或更小或者甚至10微米或更小。只要聚焦束可以在施加其的位置粘结所有粉末共混物，这些层便可具有高达约1毫米的任意厚度。在特定方面，用于本文的粉末共混物层的厚度在10微米至约500微米、10微米至250微米或甚至20微米至250微米的范围内。
制造三维制品的方法还包括通过用聚焦束的照射来选择性地处理该粉末共混物的该层的区域以将该金属粘结剂颗粒粘结在一起的步骤。
在典型的方面，通过将能量源与反射镜相结合而提供聚焦束。在一个示例性方面，反射镜是振镜扫描器。激光器和电子束源两者都能够发射能量束。合适的能量源包括例如但不限于：光纤激光器、CO2激光器、盘片激光器、和固态激光器，并且合适的电子束(例如，电子束)是以商品名Arcam Q10plus，Arcam Q20plus、和Acam A2(Arcam AB，瑞典默恩达尔市)而购得。
在一个示例性方面，聚焦束包括激光照射，所述激光照射向松散粉末颗粒提供1.2焦耳每平方毫米(J/mm2)或更小、1.0J/mm2或更小、0.5J/mm2或更小、0.1J/mm2或更小的能量密度。在另一个方面，聚焦束包括电子束辐射，所述电子束辐射提供1.2J/mm2或更小(例如，高达3000W的功率和在150-200微米之间的束直径)的能量密度。
根据如上所述的方法，聚焦束在松散粉末颗粒的至少一个预定区域中将松散粉末颗粒粘结在一起以形成粘结的粉末颗粒层；例如，通过金属粘结剂颗粒的选择性激光熔化或金属烧结。
然后，重复以上步骤i)至iii)，根据预定设计改变束聚焦的区域，通过逐层的重复而形成三维(3D)制品。在每次重复中，松散粉末颗粒是可独立地选择的；即，松散粉末颗粒可与相邻沉积层中的那些相同或不同。
适合于实施本公开的叠层制造设备是例如从ReaLizer GmbH(徳国Borchen)或EOSGmbH电动光学系统(德国Krailling)购得。
金属粘结3D制品包括粘结粉末颗粒和其余的松散粉末颗粒。一旦充分地重复以形成金属粘结制品，优选将其与大致所有(例如，至少85％，至少90％，优选地至少95％，更优选地至少99％)其余的松散粉末颗粒分开，但并非必须如此。
该方法可以提供无需进一步加工的有用的金属粘结3D制品。然而，在某些实施方案中，该方法还可包括步骤d)：在包含氢气的气氛中，在热等静压力机或者炉中加热金属粘结制品。
根据制造三维制品的方法的一个有利方面，用于本文的聚焦束包括激光照射或电子束照射。
根据制造三维制品的方法的另一个有利方面，通过用聚焦束的照射来处理所述粉末共混物的步骤包括选择性激光熔化。
如以上在粉末共混物的上下文中描述的，与微粒金属粘结剂材料、磨料颗粒和分离减小添加剂相关的所有特定和有利方面完全适用于如上所述的各种方法。
在又一个方面，本公开涉一种通过经由用聚焦束的照射(特别是激光或电子束照射)来处理如上所述的粉末共混物来获得的三维制品。
可通过经由用聚焦束的照射来处理如上文所述的粉末共混物来获得的三维制品没有特别受限制。本公开的制品基本上包括任何已知的金属粘结制品。
根据一个有利的方面，本公开的三维制品选自磨料制品、特别是选自研磨工具、钻井工具和铣削工具。
在一个示例性方面，本公开的三维制品选自牙科牙钻、磨削针和磨轮。这具体地包括磨料垫、磨料研磨位、磨区段、磨轮和旋转牙齿工具，诸如牙科钻头、牙科牙钻或牙科抛光工具。
如以上在粉末共混物的上下文中描述的，与微粒金属粘结剂材料、磨料颗粒和分离减小添加剂相关的所有特定和有利方面完全适用于如上所述的三维制品。
根据又一个方面，本公开涉及如上所述的粉末的用于叠层制造，特别地用于制造三维制品的用途。有利地，三维制品的叠层制造包括通过用聚焦束的照射(特别是激光或电子束照射)来处理该粉末共混物的步骤。有利地，三维制品的叠层制造包括选择性激光熔融步骤。
根据又一个方面，本公开涉及二氧化硅纳米颗粒的用于减小包括微粒金属粘结剂材料和磨料颗粒的粉末共混物的分离的用途。
如上面在粉末共混物和各种方法的上下文中描述的与微粒金属粘结剂材料、磨料颗粒和分离减小添加剂相关的所有特定和有利方面，以及上面在制造三维制品的方法的上下文中描述的各种过程相关方面完全适用于如上所述的各种用途。
项目1是一种用于叠层制造的粉末共混物，所述粉末共混物包括用于所述粉末共混物的微粒金属粘结剂材料、磨料颗粒和分离减小添加剂，其中所述分离减小添加剂包括二氧化硅纳米颗粒。
项目2是根据前述项目中任一项所述的粉末共混物，其中所述磨料颗粒的平均(主要或附聚)粒度(直径)大于所述微粒金属粘结剂材料的平均(主要或附聚)粒度(直径)。
项目3是根据前述项目中任一项所述的粉末共混物，其中所述磨料颗粒的平均(主要或附聚)粒度(直径)与所述微粒金属粘结剂材料的平均(主要或附聚)粒度(直径)的比率在1.1至20、1.1至18、1.2至15、1.2至10、1.5至10或甚至1.5至5的范围内。
项目4是根据前述项目中任一项所述的粉末共混物，其中所述二氧化硅纳米颗粒的平均(主要或附聚)粒度(直径)小于所述磨料颗粒的平均粒度。
项目5是根据前述项目中任一项所述的粉末共混物，其中所述二氧化硅纳米颗粒的平均粒度小于所述微粒金属粘结剂材料的平均粒度。
项目6是根据前述项目中任一项所述的粉末共混物，其中所述二氧化硅纳米颗粒的至少一部分粘结到所述磨料颗粒的表面的至少一部分，由此形成二氧化硅纳米颗粒改性的磨料颗粒。
项目7是根据项目6所述的粉末共混物，其中所述二氧化硅纳米颗粒的所述至少一部分经由物理相互作用、特别是经由静电相互作用粘结到所述磨料颗粒的所述表面的至少一部分。
项目8是根据项目6或7中任一项所述的粉末共混物，其中所述二氧化硅纳米颗粒的所述至少一部分在所述磨料颗粒的所述表面的至少一部分上形成层。
项目9是根据前述项目中任一项所述的粉末共混物，其中所述微粒金属粘结剂材料的平均(主要或附聚)粒度(直径)在1至100微米、1至90微米、1至80微米、2至70微米、2至60微米、2至50微米或甚至5至50微米的范围内。
项目10是根据前述项目中任一项所述的粉末共混物，其中所述磨料颗粒的平均(主要或附聚)粒度(直径)在1至200微米、1至180微米、2至150微米、5至150微米、5至100微米、5至80微米、10至80微米、10至60微米或甚至20至60微米的范围内。
项目11是根据前述项目中任一项所述的粉末共混物，其中所述二氧化硅纳米颗粒的平均(主要或附聚)粒度(直径)不大于300纳米、不大于250纳米、不大于200纳米、不大于150纳米、不大于100纳米、不大于80纳米、不大于60纳米、不大于50纳米、不大于40纳米、不大于30纳米、不大于20纳米或甚至不大于10纳米。
项目12是根据前述项目中任一项所述的粉末共混物，其中所述二氧化硅纳米颗粒的平均(主要或附聚)粒度(直径)在0.5纳米至300纳米、1纳米至200纳米、1纳米至150纳米、2纳米至150纳米、2纳米至100纳米、2纳米至80纳米、2纳米至60纳米、2纳米至50纳米、2纳米至40纳米、2纳米至30纳米、2纳米至20纳米或甚至2纳米至10纳米的范围内。
项目13是根据前述项目中任一项所述的粉末共混物，其中所述磨料颗粒的堆积密度小于所述微粒金属粘结剂材料的堆积密度。
项目14是根据前述项目中任一项所述的粉末共混物，其中所述微粒金属粘结剂材料的堆积密度与所述磨料颗粒的堆积密度的比率在1.1至20、1.1至18、1.2至15、1.2至10、1.5至10或甚至1.5至5的范围内。
项目15是根据前述项目中任一项所述的粉末共混物，其中所述金属粘结剂材料选自：钴、铬、青铜、铜、锡、铁、铁合金、银、镍、钨、钛、锰、铝、硅、它们的任何碳化物或氮化物形式，以及它们的任何组合物、混合物或合金。
项目16是根据前述项目中任一项所述的粉末共混物，其中所述金属粘结剂材料选自：钴、铬、钴-铬合金、铜、铝合金、铜-银合金、铜-磷合金、镍-磷合金、银合金，以及它们的任何组合物或混合物。
项目17是根据前述项目中任一项所述的粉末共混物，其中所述金属粘结剂材料选自：钴、铬、钴-铬合金，以及它们的任何组合物或混合物。
项目18是根据前述项目中任一项所述的粉末共混物，其中所述磨料颗粒包括选自以下材料：金刚石、氮化硼、立方氮化硼、碳化硅、碳化硼、氮化硅、金属氧化物陶瓷、金属氮化物陶瓷、金属碳化物陶瓷、它们的任何组合物或混合物。
项目19是根据前述项目中任一项所述的粉末共混物，其中所述磨料颗粒包括选自以下材料：金刚石、氮化硼、特别是立方氮化硼，以及它们的任何组合物或混合物。
项目20是根据前述项目中任一项所述的粉末共混物，其中所述磨料颗粒选自：成形颗粒、精确成形的颗粒、压碎的颗粒、薄片、棒、碎片、颗粒的附聚物、颗粒的成形附聚物，以及它们的任何组合物或混合物。
项目21是根据前述项目中任一项所述的粉末共混物，其中所述磨料颗粒是单独(非聚集和非附聚)颗粒。
项目22是根据前述项目中任一项所述的粉末共混物，其中所述磨料颗粒的至少一部分包括设置在其上的涂层。
项目23是根据项目22所述的粉末共混物，其中设置在所述磨料颗粒的所述表面的至少一部分上的所述涂层包括选自以下材料：金属、金属氧化物、金属碳化物、金属氮化物、类金属，以及它们的任何组合物、混合物或合金。
项目24是根据项目22或23中任一项所述的粉末共混物，其中所述涂层包括选自以下材料：钨、钛、铬、锆、钽、钼、钒、钯、硅、铝、铁、钴、镍、银、铜、硼，以及它们的任何混合物、组合物或合金。
项目25是根据项目22至24中任一项所述的粉末共混物，其中所述涂层包括选自以下材料：钨、钛，以及它们的任何混合物、组合物或合金。
项目26是根据项目22至25中任一项所述的粉末共混物，其中所述涂层包括熔点为至少1300℃的材料。
项目27是根据项目22至26中任一项所述的粉末共混物，其中所述涂层的厚度在100纳米至50微米的范围内。
项目28是根据前述项目中任一项所述的粉末共混物，其中所述二氧化硅纳米颗粒是单独(非聚集和非附聚)颗粒。
项目29是根据前述项目中任一项所述的粉末共混物，其中所述二氧化硅纳米颗粒的至少一部分设置有表面改性，所述表面改性具体地由表面改性剂提供。
项目30是根据项目29所述的粉末共混物，其中所述表面改性剂选自：疏水表面基团、亲水表面基团，以及它们的任何组合物或混合物。
项目31是根据项目29所述的粉末共混物，其中所述表面改性剂选自：疏水表面基团、特别是有机硅烷。
项目32是根据前述项目中任一项所述的粉末共混物，所述粉末共混物包括所述微粒金属粘结剂材料，基于所述粉末共混物的总体积，所述微粒金属粘结剂材料的量的范围为60体积％至98体积％、70体积％至95体积％、75体积％至95体积％、80体积％至95体积％或甚至80体积％至90体积％。
项目33是根据前述项目中任一项所述的粉末共混物，所述粉末共混物包括所述磨料颗粒，基于所述粉末共混物的总体积，所述磨料颗粒的量的范围为1体积％至40体积％、1体积％至35体积％、2体积％至30体积％、5体积％至30体积％、5体积％至25体积％、5体积％至20体积％、5体积％至15体积％或甚至10体积％至15体积％。
项目34是根据前述项目中任一项所述的粉末共混物，所述粉末共混物包括所述分离减小添加剂，基于所述粉末共混物的总体积，所述分离减小添加剂的量的范围为0.01体积％至10体积％、0.05体积％至10体积％、0.05体积％至8体积％、0.1体积％至8体积％、0.2体积％至8体积％、0.2体积％至6体积％、0.5体积％至6体积％、0.5体积％至5体积％或甚至1体积％至5体积％。
项目35是根据前述项目中任一项所述的粉末共混物，所述粉末共混物包括：
a)60体积％至98体积％、70体积％至95体积％、75体积％至95体积％、80体积％至95体积％或甚至80体积％至90体积％的所述微粒金属粘结剂材料；
b)1体积％至40体积％、1体积％至35体积％、2体积％至30体积％、5体积％至30体积％、5体积％至25体积％、5体积％至20体积％、5体积％至15体积％或甚至10体积％至15体积％的所述磨料颗粒；和
c)0.01体积％至10体积％、0.05体积％至10体积％、0.05体积％至8体积％、0.1体积％至8体积％、0.2体积％至8体积％、0.2体积％至6体积％、0.5体积％至6体积％、0.5体积％至5体积％或甚至1体积％至5体积％的所述分离减小添加剂；
其中体积百分比基于所述粉末共混物的总体积。
项目36是一种制造适用于叠层制造的粉末共混物的方法，其中所述方法包括混合微粒金属粘结剂材料、磨料颗粒和包括二氧化硅纳米颗粒的分离减小添加剂的步骤。
项目37是一种处理适用于叠层制造并且包括微粒金属粘结剂材料和磨料颗粒的粉末共混物的方法，其中所述方法包括合并包括二氧化硅纳米颗粒的分离减小添加剂的步骤。
项目38是一种减小(适用于叠层制造并且)包括微粒金属粘结剂材料和磨料颗粒的粉末共混物的分离的方法，其中所述方法包括合并二氧化硅纳米颗粒的步骤。
项目39是一种制造三维制品的方法，包括通过用聚焦束的照射来处理根据项目1至35中任一项所述的粉末共混物的步骤。
项目40是根据项目39所述的方法，所述方法包括以下顺序步骤：
a)执行包括以下顺序步骤的子过程：
i.使根据项目1至35中任一项所述的(松散)粉末共混物的层沉积在受限区域中；
ii.任选地，铺展所述(松散)粉末共混物的所述层，具体地通过铺展杆，以提供基本上均匀的厚度；以及
iii.通过用聚焦束的照射来选择性地处理所述(松散)粉末共混物的所述层的区域以将所述金属粘结剂颗粒粘结在一起；
b)独立地实施步骤a)多次以生成三维制品，所述三维制品包括粘结颗粒和剩余的非粘结(松散)粉末共混物，其中在每个步骤a)中，所述(松散)粉末共混物是独立地选择的；以及
c)将基本上所有的剩余的非粘结(松散)粉末共混物与所述三维制品分离，其中所述三维制品包括所述磨料颗粒和保持在所述金属粘结剂材料中的所述二氧化硅纳米颗粒。
项目41是根据项目39或40中任一项所述的方法，其中所述聚焦束包括激光照射或电子束照射。
项目42是根据项目39或40中任一项所述的方法，其中通过用聚焦束的照射来处理所述粉末共混物的步骤包括选择性激光熔化。
项目43是一种三维制品，所述三维制品是通过经由用聚焦束的照射、特别是激光或电子束照射来处理根据项目1至35中任一项所述的粉末共混物来获得的。
项目44是根据项目43所述的制品，选自磨料制品、特别是选自研磨工具、钻井工具和铣削工具。
项目45是根据项目43或44中任一项所述的制品，选自牙科牙钻、磨削针和磨轮。
项目46是根据项目1至35中任一项所述的粉末共混物的用于叠层制造、特别是用于制造三维制品的用途。
项目47是根据项目46所述的用途，其中所述叠层制造包括通过用聚焦束的照射(特别是激光或电子束照射)来处理所述粉末共混物的步骤。
项目48是根据项目46或47中任一项所述的用途，其中所述叠层制造包括选择性激光熔化步骤。
项目49是二氧化硅纳米颗粒的用于减小(适用于叠层制造并且)包括微粒金属粘结剂材料和磨料颗粒的粉末共混物的分离的用途。
实施例
本公开通过以下实施例进一步说明。这些实施例仅为了进行示意性的说明，并非意在限制所附权利要求书的范围。
应用的测试方法：
平均粒度：
根据测试方法ISO 13320，使用Sympatec Helos测量设备(可从Sympatec GmbH获得的HELOS-R系列)通过激光衍射方法来确定各种微粒材料的平均粒度。
材料：
在实施例中，使用以下材料：
CoCr粉末是直径为20/60微米的钴铬合金粉末，从LPW技术公司(匹兹堡，宾夕法尼亚州)获得。
Co粉末是平均直径为2微米的钴粉末，从Umicore Cobalt&Specialty Materials获得。
钢粉末是直径为10/45微米的钢粉末，从LPW技术公司(匹兹堡，宾夕法尼亚州)作为LPW M300获得。
青铜粉末89/11是平均直径低于45微米的青铜粉末，从Ecka Granules GmbH获得。
金刚石IDF FMD-20D46 325/400(未涂覆)是直径为44/37微米的金刚石粉末，从Worldwide Superabrasives,LLC(博因顿海滩市，佛罗里达州)获得。
金刚石IMD-F Ti(C)W D76(涂覆)是平均直径为76微米的金刚石粉末，涂覆有平均厚度为0.14微米的钛，然后涂覆有平均厚度为0.8微米的钨层，从Iljin(首尔，韩国)获得。
CBN WWSA AMA 230/270是直径为55/75微米的立方氮化硼粉末，从WorldwideSuperabrasives,LLC(博因顿海滩市，佛罗里达州)获得。
表面改性的纳米二氧化硅颗粒(SMNP)是根据下文描述的规程来获得的。
实施例：
表面改性的二氧化硅纳米颗粒(SMNP)的制备：
将以下的混合物添加到500ml的3颈圆底烧瓶(Ace Glass，瓦恩兰，新泽西州)：100克的胶体二氧化硅(水中的16.06重量％的固体；5nm尺寸)、7.54克的异辛基三甲氧基硅烷、0.81克的甲基三甲氧基硅烷，以及112.5克的乙醇:甲醇的80:20重量/重量％的溶剂共混物。将此含混合物的烧瓶置于设置在80℃的油浴中搅拌4小时以制备疏水改性的纳米二氧化硅颗粒。将此疏水改性的纳米二氧化硅颗粒转移到结晶皿中并在对流烘箱中于150℃干燥2小时。
示例性粉末共混物的制备：
通过简单地混合如表1所示的成分并且在Turbula摇动混合器(Willy A.BachofenAG Maschinenfabrik，瑞士)中振动来制备示例性粉末共混物实施例1至实施例5和对比粉末共混物实施例C1至实施例C5。对比粉末共混物不包括二氧化硅纳米颗粒作为分离减小添加剂。
表1中表示的量以体积％表达。
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
Co-Cr合金粉末 85.6 86 - - -
Co粉末 - - - - -
钢粉 - - 86.3 83 -
青铜粉末 - - - - 84.8
金刚石D46 12 - 11.7 - 12.8
金刚石D76 - 12 - - -
CBN 230/270 - - - 11.6 -
SMNP 2.4 2 2 5.4 2.4
表1
实施例C1 实施例C2 实施例C3 实施例C4 实施例C5
Co-Cr合金粉末 84.7 86.5 - - -
Co粉末 - 1.5 - - -
钢粉 - - 87.7 87.8 -
青铜粉末 - - - - 87.7
金刚石D46 15.3 - 12.3 - 12.3
金刚石D76 - 12 - - -
CBN 230/270 - - - 12.2 -
SMNP - - - - -
表1(续前)
测试结果：
实验测试1-显微镜观察：
如可从图1(示出实施例2的粉末共混物的SEM图像)中看到的，金刚石颗粒(表示为基本上立方体的颗粒)具有带斑点的表面，其中斑点对应于粘结到金刚石颗粒表面的二氧化硅纳米颗粒。相比之下，针对根据实施例C2的粉末共混物(不包括二氧化硅纳米颗粒)所得的金刚石颗粒具有清洁表面(参见图2)。
实验测试2-抗分离性能(视觉观察)
根据以下规程测试抗分离性能：
制备示例性粉末共混物实施例1至实施例5和对比粉末共混物实施例C1至实施例C5(10克)，将其在Turbula摇动混合器中彻底混合并置于常规实验室容器中。从5厘米的垂直距离手动将粉末从容器中倒出到水平纸载体上。
根据实施例1至实施例5的所有示例性粉末共混物在与其对应的对比粉末共混物实施例C1至实施例C5进行比较时，以及在通过视觉观察进行评估时，提供了显著减小的分离效果。
实验测试3-抗分离性能(SEM观察)
根据实验测试2中描述的规程通过实施例2的粉末共混物和实施例C2的对比粉末共混物来测试抗分离性能。
在与对比粉末共混物实施例C2进行比较时通过实施例2的粉末实现的改善的抗分离性能根据SEM下的观察而明显显而易见。
如可从图3(示出实施例2的粉末共混物的放大SEM图像)中看见的，金刚石颗粒(表示为大的浅色颗粒)均匀地分布在粉末共混物内。相比之下，针对根据实施例C2的粉末共混物(不包括二氧化硅纳米颗粒)所得的金刚石颗粒与微粒金属粘结剂材料高度分离并且倾向于彼此附聚(参见图4)。
实验测试4-叠层制造
通过实施例2的粉末共混物来测试用于叠层制造的适用性。
将粉末共混物填充在SLM-50叠层制造设备(从Realizer GmbH，博尔兴，德国获得)中，并且将钢支撑件固定在机器移动平台上。为了确保共混物和钢支撑件之间的良好附接，使用以下激光器参数：52瓦(W)的功率、连续模式、500mm/s的扫描速度、25微米的层尺寸、50微秒的光斑持续时间、20微米的光斑距离、60微米的阴影图案的线距离，以及在-15°和45°下进行的两个扫描遍次。获得具有极佳分辨率以及与支持件的良好附接的小块(10×5×5mm)。

Claims (15)

1.一种用于叠层制造的粉末共混物，所述粉末共混物包括用于所述粉末共混物的微粒金属粘结剂材料、磨料颗粒和分离减小添加剂，其中所述分离减小添加剂包括表面改性的二氧化硅纳米颗粒，其中表面改性是由疏水表面基团提供。
2.根据权利要求1所述的粉末共混物，其中所述磨料颗粒的平均粒度大于所述微粒金属粘结剂材料的平均粒度。
3.根据权利要求2所述的粉末共混物，其中所述磨料颗粒的所述平均粒度与所述微粒金属粘结剂材料的所述平均粒度的比率在1.1至20、1.1至18、1.2至15、1.2至10、1.5至10或甚至1.5至5的范围内。
4.根据权利要求1所述的粉末共混物，其中所述二氧化硅纳米颗粒的至少一部分粘结到所述磨料颗粒的表面的至少一部分，由此形成二氧化硅纳米颗粒改性的磨料颗粒。
5.根据权利要求1所述的粉末共混物，其中所述磨料颗粒的堆积密度小于所述微粒金属粘结剂材料的堆积密度。
6.根据权利要求5所述的粉末共混物，其中所述微粒金属粘结剂材料的所述堆积密度与所述磨料颗粒的所述堆积密度的比率在1.1至20、1.1至18、1.2至15、1.2至10、1.5至10或甚至1.5至5的范围内。
7.根据权利要求1所述的粉末共混物，其中所述金属粘结剂材料选自：钴、铬、青铜、铜、锡、铁、铁合金、银、镍、钨、钛、锰、铝、硅、它们的任何碳化物或氮化物形式，以及它们的任何组合物、混合物或合金。
8.根据权利要求1所述的粉末共混物，其中所述金属粘结剂材料选自：钴、铬、钴-铬合金，以及它们的任何组合物或混合物。
9.根据权利要求1所述的粉末共混物，其中所述磨料颗粒包括选自以下的材料：金刚石、氮化硼、立方氮化硼、碳化硅、碳化硼、氮化硅、金属氧化物陶瓷、金属氮化物陶瓷、金属碳化物陶瓷、它们的任何组合物或混合物。
10.根据权利要求1所述的粉末共混物，所述粉末共混物包括所述微粒金属粘结剂材料，基于所述粉末共混物的总体积，所述微粒金属粘结剂材料的量的范围为60体积％至98体积％、70体积％至95体积％、75体积％至95体积％、80体积％至95体积％或甚至80体积％至90体积％。
11.根据权利要求1所述的粉末共混物，所述粉末共混物包括所述磨料颗粒，基于所述粉末共混物的总体积，所述磨料颗粒的量的范围为1体积％至40体积％、1体积％至35体积％、2体积％至30体积％、5体积％至30体积％、5体积％至25体积％、5体积％至20体积％、5体积％至15体积％或甚至10体积％至15体积％。
12.根据权利要求1所述的粉末共混物，所述粉末共混物包括所述分离减小添加剂，基于所述粉末共混物的总体积，所述分离减小添加剂的量的范围为0.01体积％至10体积％、0.05体积％至10体积％、0.05体积％至8体积％、0.1体积％至8体积％、0.2体积％至8体积％、0.2体积％至6体积％、0.5体积％至6体积％、0.5体积％至5体积％或甚至1体积％至5体积％。
13.一种制造适用于叠层制造的粉末共混物的方法，其中所述方法包括混合微粒金属粘结剂材料、磨料颗粒和包括表面改性的二氧化硅纳米颗粒的分离减小添加剂的步骤，其中表面改性是由疏水表面基团提供。
14.一种三维制品，所述三维制品是通过经由用聚焦束的照射来处理根据权利要求1至12中任一项所述的粉末共混物来获得的。
15.一种制造三维制品的方法，所述方法包括以下顺序步骤：
a)执行包括以下顺序步骤的子过程：
i.在受限区域中沉积粉末共混物的层，所述粉末共混物包括用于所述粉末共混物的微粒金属粘结剂材料、磨料颗粒和分离减小添加剂，其中所述分离减小添加剂包括表面改性的二氧化硅纳米颗粒，其中表面改性是由疏水表面基团提供；
ii.任选地，铺展所述粉末共混物的所述层以提供基本上均匀的厚度；以及
iii.通过用聚焦束的照射来选择性地处理所述粉末共混物的所述层的区域以将所述金属粘结剂颗粒粘结在一起；
b)独立地实施步骤a)多次以生成三维制品，所述三维制品包括粘结颗粒和剩余的非粘结粉末共混物，其中在每个步骤a)中，所述粉末共混物是独立地选择的；以及
c)将基本上所有的剩余的非粘结粉末共混物与所述三维制品分离，其中所述三维制品包括保持在所述金属粘结剂材料中的所述磨料颗粒和所述二氧化硅纳米颗粒。
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