KR20200031172A - 바인더 분사 적층 가공에 사용되는 열가소성 바인더 - Google Patents

바인더 분사 적층 가공에 사용되는 열가소성 바인더 Download PDF

Info

Publication number
KR20200031172A
KR20200031172A KR1020207006920A KR20207006920A KR20200031172A KR 20200031172 A KR20200031172 A KR 20200031172A KR 1020207006920 A KR1020207006920 A KR 1020207006920A KR 20207006920 A KR20207006920 A KR 20207006920A KR 20200031172 A KR20200031172 A KR 20200031172A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
binder
polymer strand
thermoplastic
polymer
layer
Prior art date
Application number
KR1020207006920A
Other languages
English (en)
Inventor
아룬쿠마르 나타라얀
곤잘레즈 카를로스 보닐라
곽 퐁 찬
Original Assignee
제네럴 일렉트릭 컴퍼니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제네럴 일렉트릭 컴퍼니 filed Critical 제네럴 일렉트릭 컴퍼니
Publication of KR20200031172A publication Critical patent/KR20200031172A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/205—Means for applying layers
    • B29C64/209—Heads; Nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/1017—Multiple heating or additional steps
    • B22F3/1021—Removal of binder or filler
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B22F1/107—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material containing organic material comprising solvents, e.g. for slip casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/10—Formation of a green body
    • B22F10/14—Formation of a green body by jetting of binder onto a bed of metal powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/25—Direct deposition of metal particles, e.g. direct metal deposition [DMD] or laser engineered net shaping [LENS]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/38—Process control to achieve specific product aspects, e.g. surface smoothness, density, porosity or hollow structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/60—Treatment of workpieces or articles after build-up
    • B22F10/64—Treatment of workpieces or articles after build-up by thermal means
    • B22F3/1055—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/001—Rapid manufacturing of 3D objects by additive depositing, agglomerating or laminating of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/165—Processes of additive manufacturing using a combination of solid and fluid materials, e.g. a powder selectively bound by a liquid binder, catalyst, inhibitor or energy absorber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B33Y40/20—Post-treatment, e.g. curing, coating or polishing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/08—Metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • B22F2003/1056—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/005—Additives being defined by their particle size in general
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Producing Shaped Articles From Materials (AREA)

Abstract

부품을 바인더 분사 인쇄(binder jet printing)하는 바인더 분사 인쇄 방법은 바인더 분사 프린터의 작업면 상에 분말층을 적층하는 단계와 결합성 열가소성 바인더를 포함하는 바인더 용액을 인쇄층을 형성하는 패턴으로 상기 분말층 내로 선택적으로 인쇄하는 단계를 포함한다. 상기 패턴은 상기 부품의 층의 구조를 나타낸다. 상기 결합성 열가소성 바인더는 제1 중합체 스트랜드 및 제2 중합체 스트랜드를 포함하며, 상기 제1 중합체 스트랜드는 제1 작용기를 포함하고 상기 제2 중합체 스트랜드는 제2 작용기를 포함하며, 상기 제1 및 제2 작용기는 상기 제1 중합체 스트랜드를 상기 제2 중합체 스트랜드와 비공유 결합식으로 결합시킨다. 또한, 바인더 분사 인쇄 방법은 그린 바디 부품(green body part)의 층을 형성하도록 상기 인쇄층 내의 상기 결합성 열가소성 바인더를 경화시키는 단계, 상기 결합성 열가소성 바인더의 적어도 일부를 제거하고 브라운 바디 부품(brown body part)을 형성하도록 상기 그린 바디 부품을 제1 온도보다 높은 온도로 가열하는 단계, 및 상기 금속 분말을 소결하고 상기 부품을 형성하도록 상기 브라운 바디 부품을 제2 온도보다 높은 온도로 가열하는 단계를 포함한다. 상기 부품에는 실질적으로 차르(char) 잔류물이 존재하지 않는다.

Description

바인더 분사 적층 가공에 사용되는 열가소성 바인더
본 명세서에 개시된 주제는 적층 가공에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 바인더 분사 적층 가공 기술에 사용되는 열가소성 바인더에 관한 것이다.
3D 인쇄로도 알려진 적층 가공은 일반적으로 특수 시스템을 사용하여 한 번에 한 층씩 물품을 인쇄하는 것을 포함한다. 특히, 재료층(예컨대, 금속 분말 베드)은 작업면 상에 부착되어 동일하거나 상이한 재료의 다른 층과 결합될 수 있다. 한정되는 것은 아니지만 금속 레이저 용융, 레이저 소결 및 바인더 분사와 같은 기술을 이용하여 컴퓨터 지원 설계(CAD) 모델로부터 물품(예컨대, 연료 노즐, 연료 인젝터, 터빈 블래이드 등)을 제조하는 데 적층 가공이 사용될 수 있다. 이들 적층 가공 기술은 재료층을 용융, 소결 또는 화학적으로 결합시켜 원하는 물품을 형성한다. 적층 가공은 복잡한 물품의 제조를 용이하게 하고 성형(예컨대, 주조 성형, 사출 성형)과 같은 기술에 비해 물품의 주문 제작을 위한 유연성을 가능하게 할 수 있다. 부가적으로, 적층 가공은 일반적으로 사용되는 성형 기술에 비해 이들 복합 물품을 형성하는 것과 관련된 전체 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에서, 부품을 바인더 분사 인쇄하는 바인더 분사 인쇄 방법은 바인더 분사 프린터의 작업면 상에 분말층을 적층하는 단계 및 인쇄층을 형성하도록 결합성 열가소성 바인더를 가지는 바인더 용액을 분말층 내로 소정의 패턴으로 선택적으로 인쇄하는 단계를 포함한다. 패턴은 부품층의 구조를 나타낸다. 결합성 열가소성 바인더는 제1 중합체 스트랜드 및 제2 중합체 스트랜드를 포함하고, 제1 중합체 스트랜드는 제1 작용기를 포함하고 제2 중합체 스트랜드는 제2 작용기를 포함하며, 제1 및 제2 작용기는 제1 중합체 스트랜드와 제2 중합체 스트랜드를 비공유 결합식으로 결합시킨다. 부품을 바인더 분사 인쇄하는 방법은 또한 그린 바디(green body) 부품층을 형성하도록 인쇄층 내의 결합성 열가소성 바인더를 경화시키는 단계, 결합성 열가소성 바인더의 적어도 일부를 제거하고 그린 바디 부품을 형성하도록 브라운 바디(brown body) 부품을 제1 온도를 초과하는 온도로 가열하는 단계 및 분말을 소결하고 부품을 형성하도록 브라운 바디 부품을 제2 온도를 초과하는 온도로 가열하는 단계를 포함한다. 부품에는 실질적으로 차르(char) 잔류물이 없다.
제2 실시예에서, 바인더 분사 인쇄 공정을 통해 제조되는 부품은 바인더 분사 프린터의 작업면 상에 분말층을 적층하는 단계 및 인쇄층을 형성하도록 결합성 열가소성 바인더를 가지는 바인더 용액을 분말층 내로 소정의 패턴으로 선택적으로 인쇄하는 단계에 의해 제조된다. 패턴은 부품층의 구조를 나타낸다. 결합성 열가소성 바인더는 제1 중합체 스트랜드 및 제2 중합체 스트랜드를 포함하고, 제1 중합체 스트랜드는 제1 작용기를 포함하고 제2 중합체 스트랜드는 제2 작용기를 포함하며, 제1 및 제2 작용기는 제1 중합체 스트랜드를 제2 중합체 스트랜드와 비공유 결합식으로 결합시킨다. 바인더 분사 인쇄 공정은 또한 그린 바디 부품층을 형성하도록 인쇄층 내의 결합성 열가소성 바인더를 경화시키는 단계, 결합성 열가소성 바인더의 적어도 일부를 제거하고 브라운 바디 부품을 형성하도록 그린 바디 부품을 제1 온도를 초과하는 온도로 가열하는 단계 및 분말을 소결하고 부품을 형성하도록 브라운 바디 부품을 제2 온도를 초과하는 온도로 가열하는 단계를 포함한다. 부품에는 실질적으로 차르 잔류물이 없다.
제3 실시예에서, 바인더 분사 인쇄에 사용될 수 있는 바인더 용액은 제1 중합체 스트랜드 및 제2 중합체 스트랜드를 포함하는 결합성 열가소성 바인더를 가지는 바인더 용액을 포함한다. 제1 중합체 스트랜드는 제1 작용기를 포함하고 제2 중합체 스트랜드는 제2 작용기를 포함하며, 제1 및 제2 작용기는 제2 중합체 스트랜드의 적어도 일부와 제1 중합체 스트랜드의 적어도 일부를 비공유 결합식으로 결합시키며, 바인더 용액에는 실질적으로 계면 활성제가 없다.
본 발명의 이들 및 다른 특징, 양태 및 장점은 도면 전체에 걸쳐 유사한 부호가 유사한 부분을 나타내는 첨부 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명을 읽어볼 때에 더 잘 이해될 것이다. 도면에서:
도 1은 결합성 열가소성 바인더를 사용하는 바인더 분사 인쇄 공정을 통해 금속 부품을 제조하는 방법의 실시예의 흐름도이고;
도 2는 도 1의 방법의 동작에 의해 금속 부품을 인쇄하는 재료층의 실시예의 개략도이고;
도 3은 도 1의 방법에 따라 금속 부품을 인쇄하는 데 사용되는 바인더 분사 프린터의 실시예의 블록도이고;
도 4는 도 1의 방법에 따라 결합성 열가소성 바인더가 코팅된 재료의 입자를 가지는 인쇄층의 실시예의 단면도이고;
도 5는 도 1의 방법에 따라 금속 부품의 구조를 나타내는 패턴으로 선택적으로 침착된 결합성 열가소성 바인더를 가지는 도 4의 인쇄층의 실시예의 상면도이고;
도 6은 비공유 결합력을 통한 결합성 열가소성 바인더의 실시예에서의 중합체 스트랜드 사이의 결합을 나타내는 개략도이고;
도 7은 소정 실시예의 결합성 열가소성 바인더를 사용하여 인쇄된 그린 바디 부품(green body part)의 그린 강도(green strength)와 비결합성 바인더를 사용하여 인쇄된 그린 바디 부품의 그린 강도 사이의 비교를 예시한 막대 그래프이다.
하나 이상의 특정 실시예가 후술될 것이다. 이들 실시예의 간결한 설명을 제공하기 위해, 실제 구현예의 모든 특징이 명세서에 설명되지는 않을 것이다. 임의의 엔지니어링 또는 설계 프로젝트에서와 같이 임의의 이러한 실제 구현예를 개발할 때 구현예마다 달라질 수 있는 시스템 관련 및 비즈니스 관련 제약 조건의 준수와 같은 개발자의 특정 목표를 달성하기 위해 수많은 구현별 결정을 내려야 하는 것을 알아야 한다. 더욱이, 이러한 개발 노력은 복잡하고 시간 소모적일 수 있지만, 그럼에도 불구하고 본 개시 내용의 혜택을 받는 통상의 기술자에게는 설계, 제작 및 제조에 대한 일상적인 업무일 수 있음을 알아야 한다.
본 발명의 다양한 실시예의 구성 요소를 도입할 때, 지정형 표현 및 비지정형 표현은 하나 이상의 구성 요소가 존재함을 의미하는 것으로 의도된다. "포함하다", "구비하다", "가지다" 등의 용어는 포괄적인 것으로 의도되며, 열거된 요소 이외의 추가 요소가 존재할 수 있음을 의미한다. 또한, 이하의 논의에서 임의의 수치적인 예는 비제한적인 것으로 의도되므로, 추가의 수치, 범위 및 비율은 개시된 실시예의 범위 내에 있다.
본 명세서에 사용된 "결합성 열가소성 바인더"는 각각의 열가소성 중합체의 스트랜드를 연결하거나 다른 방식으로 결합하기 위해 약한 비공유 결합력(예컨대, 상호 작용, 결합)을 통해 서로 작용하는 작용기를 가지는 제1 및 제2 열가소성 중합체를 포함하는 화학 바인더를 지시하도록 의도된다. 본 명세서에 사용된 "약한 비공유 결합력"은 수소 결합, 이온 결합, 반데르 발스 힘 등을 나타내는 것으로 의도된다. 본 명세서에 정의된 바와 같은, "그린 바디 금속 부품" 및 "그린 바디 부품"은 화학 바인더를 제거하는 열처리를 받지 않은 인쇄된 부품을 나타내는 것으로 의도된다. 본 명세서에 정의된 바와 같은, "브라운 바디 금속 부품" 및 "브라운 바디 부품"은 화학 바인더를 제거하는 열처리를 받은 인쇄된 부품을 나타내는 것으로 의도된다. 본 명세서에서 정의된 바와 같이, 금속 부품은 금속 재료를 갖는 부품을 나타내는 것으로 의도된다. 본 실시예는 주로 금속 부품과 관련하여 설명되지만, 본 명세서에 기술된 결합성 열가소성 바인더는 세라믹 부품을 포함하는 다수의 다른 3D 인쇄 부품에 적용될 수 있다.
다양한 기계류에 사용되는 세라믹 부품 및/또는 금속 부품과 같은 물품을 제조하기 위한 여러 기술이 존재한다. 예를 들어, 사형 성형(sand molding), 주조 성형 및/또는 사출 성형과 같은 성형 기술이 기계류용 부품의 제조에 사용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 부품을 제조하는 데 사용될 수 있는 다른 기술은 적층 가공을 포함한다. 예를 들어, 적층 가공 기술은 레이저 용융, 레이저 소결 및 바인더 분사를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 적층 가공은 부분적으로는, 사용될 수 있는 재료의 유연성, 보다 복잡한 물품을 제조하는 능력 및 낮은 제조 비용에 기인하여 성형 기술과 비해 부품의 제조에 유리할 수 있다.
재료를 가열하여 재료층을 강화 및 구성하는 레이저 용융 및 레이저 소결 적층 가공 기술과 달리, 바인더 분사는 화학적 바인더를 사용하여 재료의 입자를 그린 바디 부품을 형성하는 층으로 결합시킨다. 그린 바디 부품은 층을 강화하여 최종 금속 부품을 형성하기 위해 추가로 처리(예컨대, 소결)될 수 있다. 화학적 바인더는 사형 성형 기술에서 모래 입자를 결합시켜 다른 부품의 제조에 사용될 수 있는 사형을 형성하는 데 사용되어 왔다. 사형 성형과 유사하게, 바인더 분사 인쇄에서, 화학적 바인더는 분말층(예컨대, 세라믹 및/또는 금속 분말)에 침착되어 부품을 인쇄한다. 예를 들어, 화학적 바인더(예컨대, 중합체성 접착제)는 인쇄되는 부품의 층을 나타내는 패턴으로 분말 베드 상에 선택적으로 침착될 수 있다. 각각의 인쇄층은 인쇄 후에 경화되어(예컨대, 열, 광, 수분, 용매 증발 등을 통해) 각 층의 입자를 함께 결합시켜 그린 바디 부품을 형성할 수 있다. 그린 바디 부품이 완전히 형성된 후, 화학적 바인더는 인쇄후 공정(예컨대, 탈지(debinding) 및 소결) 중에 제거된다. 이러한 탈지 및 소결 단계는 성형된 금속 부품을 형성하기 위해 사형이 나중에 사용되는 경우에도 화학적 바인더가 사형의 필수 부분으로 남아있는 사형 성형 공정의 일부가 아님을 알아야 한다. 그러나, 금속 및/또는 세라믹 성분의 직접 바인더 분사 3D 인쇄에서, 화학적 바인더는 그린 바디 부품의 필수 부분이고(예를 들어, 화학적 바인더는 인쇄된 부품의 각 층 내에 그리고 그 사이에 배치됨), 나중에 탈지 및/또는 소결 중에 제거되어 완성된 3D 인쇄 금속 부품을 형성한다. 바인더 분사 인쇄는 사형 성형 제조 공정을 사용하여 제조가 불가능하거나 비현실적인 복잡한 3D 형상을 가지는 금속 및/또는 세라믹 부품의 제조를 가능하게 한다는 점에 주목할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 그린 바디 부품은 층을 강화하고 완성된 3D 인쇄 금속 부품을 형성하기 위해 추가적인 처리(예컨대, 탈지 및 소결)를 받는다. 따라서, 그린 바디 부품은 인쇄후 공정 중에 취급(예컨대, 이송, 검사, 분말 제거)에 적합한 그린 강도(green strength)를 갖는 것이 바람직하다. 그러나, 이전에 바인더 분사 3D 인쇄에 사용 가능한 화학 바인더는 강화된 금속 성형 부품 내에서 차르 잔류물을 생성하는 경향이 있다. 예를 들어, 브라운 바디 부품으로부터 화학적 바인더를 제거하는 공정은 산소(O2) 함유 환경에서 수행될 수 있다. O2는 화학 바인더가 다른 분해 부산물 중에서도 이산화탄소(CO2) 및 물(H2O)로 완전히 분해되는 것을 유도할 수 있다. 그러나, 이들 탈지 조건(예컨대, 탄소 함유 환경)은 또한 강화된 금속 부품에 금속 산화물의 형성을 초래할 수 있다. 따라서, 강화된 금속 성형 부품의 특정 특성(예컨대, 기계적 특성)은 바람직하지 않을 수 있으며, 해당 부품은 원하는 기계에 사용하기에 부적합할 수 있다.
예를 들어, 니켈 합금에서, 탈지 중에(예컨대, 약 400 ℃ 내지 약 450 ℃의 온도에서) 그린 바디 부품으로부터의 화학적 바인더는 연소되어 대부분 미량의 화학적 바인더에 의해 결합된 금속 분말인 브라운 바디 부품을 남긴다. 다음으로, 상기 부품은 인쇄된 금속 부품을 제조하는 데 사용된 금속 분말에 따라 1000 ℃를 초과하는 온도에서의 소결 도중에 금속 분말 입자가 네킹되기 시작하는 시간 동안 상이한 소결 단계에 노출된다. 또한, 금속 부품에서 대부분의 다공성을 폐쇄하고 약 94% 내지 약 99% 밀도의 부품을 형성하기 위해 약 6시간 내지 약 24시간 동안 통상적으로 약 1280 ℃ 내지 약 1300 ℃인 소결의 긴 유지 시간 동안 확산이 일어난다. 이들 탈지 및 소결 온도에서, 산소가 존재하는 경우, 금속 부품에서 금속 입자의 산화가 발생하여 금속 부품의 표면과 금속 부품층들 사이에 금속 산화물이 형성될 수 있다. 차르 잔류물 및 금속 입자의 산화는 모두 금속 부품의 사용 중에 바람직하지 않은 영향(예컨대, 응력 파괴, 부식 등)을 초래할 수 있는 금속 부품의 특정 특성(예컨대, 미세 조직, 기계적 특성)에 영향을 줄 수 있다. 이와 같이, 인쇄 후 및 탈지 전에 그린 바디 금속 부품의 무결성을 유지하기에 충분한 결합 강도를 제공하는 바인더 분사 3D 인쇄에 사용될 수 있고 강화된 금속 부품에 화학적 바인더의 탄소 연소 생성물 및 임의의 다른 바람직하지 않은 분해 생성물이 실질적으로 존재하지 않도록 탈지 및/또는 소결 중에 깨끗하게 제거되는 화학적 바인더를 개발할 필요성이 있음이 현재 인식되고 있다.
열경화성 바인더와 같은 화학 바인더는 일반적으로 인쇄후 공정 중에 그린 바디 금속 부품의 취급에 적절한 그린 강도를 제공한다. 열경화성 바인더에서, 중합체 스트랜드는 높은 수준으로 가교 결합되어(즉, 공유 상호 작용 및 결합을 통해) 그린 바디 금속 부품을 취급하기에 바람직한 그린 강도가 얻어진다. 그러나, 열경화성 바인더는 가교 결합된 중합체 스트랜드 사이의 강한 공유 결합으로 인해 불활성 및 진공 상태에서 제거하기 어렵다는 것이 알려져 있다. 이와 같이, 열경화성 바인더는 일반적으로, 완성된 3D 인쇄된 금속 부품의 전체 특성에 영향을 미치는 바람직하지 않은 양의 부산물(예컨대, 차르, 금속 산화물)이 생성되게 할 수 있는 공기(산소)의 존재 시에 제거된다. 예를 들어, 공기의 존재 시에, 열경화성 바인더는 제거 중에 금속 부품 내의(예컨대, 금속 분말의 입자들 사이의) 산화물 함량을 증가시키는 방식으로 분해될 수 있다. 이들 산화물은 인쇄된 금속 부품의 소결 중에 금속 산화물 형성을 유도할 수 있다. 인쇄된 금속 부품을 소결한 후 생성되는 강화된 금속 부품 상의 금속 산화물은 강화된 금속 부품의 기계적 성질에 영향을 주어 기계적 성질 변화를 초래할 수 있다. 반대로, 열경화성 물질이 불활성 분위기에서 연소되는 경우, 비효율적인 연소로 인해 많은 잔류 차르 형성이 일어날 것이다. 이 차르 잔류물은 소결로 인해 결국 금속 탄화물이 될 수 있다. 금속 탄화물 및 금속 산화물로 효과적으로 변하는 차르 및 산화물 함량은 각각 특정 합금에서 기계적 성질 변화를 유도한다. 열가소성 바인더는 부분적으로는 열가소성 중합체 스트랜드 사이에 공유 가교 결합이 없기 때문에 금속 부품의 3D 인쇄에 더 적합할 수 있다는 것이 알려져 있다. 열가소성 중합체 스트랜드 사이에 공유 가교 결합이 없으면 불활성, 진공 또는 공기 조건에서 열가소성 바인더를 깨끗하게 제거할 수 있다. 즉, 열가소성 바인더는 차르 잔류물 및/또는 금속 산화물을 생성하지 않는 방식으로 인쇄된 금속 부품으로부터 제거된다. 이와 같이, 열가소성 바인더를 갖는 바인더 분사 인쇄된 그린 바디 금속 부품으로 형성된 강화된 금속 부품은 강화된 금속 부품의 제조에 사용된 금속의 특성과 유사한 특성을 가질 수 있다.
그러나, 열가소성 바인더는 탈지 및 소결 공정 중에 깨끗하게 제거되지만, 열가소성 바인더를 사용하여 인쇄된 그린 바디 금속 부품은 인쇄후 공정(특히 분말 제거 공정) 중에 취급에 적절한 그린 강도를 갖지 않을 수 있는 것으로 이해된다. 이는 부분적으로는 열가소성 바인더의 중합체 스트랜드 사이에 공유 가교 결합이 없기 때문이다. 약한 비공유 결합력을 통해 열가소성 중합체 스트랜드 사이의 결합을 가능케 하는 결합성 열가소성 바인더를 사용함으로써, 그린 바디 금속 부품의 그린 강도 및 안정성은 비결합성 열가소성 바인더를 사용하여 인쇄된 그린 바디 금속 부품에 비해 개선될 수 있다는 것이 알려져 있다. 또한, 비결합성 열가소성 바인더와 유사하게, 결합성 열가소성 바인더는 불활성 및 진공 조건 하에서 탈지 중에 쉽게 제거될 수 있다. 결합성 열가소성 중합체의 중합체 스트랜드를 결합시키는 약한 비공유 결합력은 불활성 및 진공 조건 하에서 쉽게 깨져서 중합체 스트랜드를 결합 해제하고 결합되지 않은 열가소성 중합체의 제거를 허용할 수 있다. 따라서, O2의 존재 시에 일반적으로 제거되는 열경화성 바인더와 달리, 본 명세서에 개시된 결합성 열가소성 바인더는 O2의 부재 시에 대부분 제거될 수 있다. 또한, O2의 존재 시에, 결합성 열가소성 바인더는 차르 잔류물을 생성하지 않거나 금속 산화물 형성을 유도하지 않는 온도에서 제거될 수 있다. 따라서, 결합성 열가소성 바인더의 분해에 의해 그린 바디 금속 부품은 열경화성 바인더를 사용하여 인쇄된 그린 바디 금속 부품에 필적하는 그린 강도를 가지며 열경화성 바인더의 제거와 관련된 바람직하지 않은 차르 잔류물이 존재하지 않는다. 바인더 분사 3D 인쇄에 사용될 수 있고, 그린 바디 금속 부품의 취급에 적절한 그린 강도를 생성하고, 열처리(예컨대, 탈지 및/또는 소결) 중에 금속 부품으로부터 쉽고 깨끗하게 제거될 수 있는 화학적 바인더(즉, 결합성 열가소성 바인더)가 여기에 개시된다.
전술한 내용을 염두에 두고, 도 1은 결합성 열가소성 바인더를 사용하여 바인더 분사 3D 인쇄를 통해 물품(예컨대, 강화된 금속 부품)을 제조하기 위한 일 실시예의 방법(10)을 나타낸 블록도이다. 결합성 열가소성 바인더는 일단 경화되면 물품의 인쇄에 사용되는 금속 분말의 입자 및 층을 결합시키는 2-성분 열가소성 중합체를 포함하거나 이것으로 구성될 수 있다. 추가로, 2-성분 열가소성 중합체 중의 적어도 하나의 성분은 약한 비공유 결합력(예컨대, 수소 결합, 이온 결합, 반데르 발스 힘)을 통해 결합성 열가소성 바인더 내의 중합체 스트랜드의 커플링(예컨대, 결합)을 가능케 하는 일종 이상의 작용기를 포함한다. 비제한적인 예로서, 일종 이상의 작용기는 히드록실(-OH), 카르복실레이트(-COOH), 아민(NH3), 티올(-SH), 아미드(-CONR2) 또는 약한 비공유 결합력을 통한 중합체 스트랜드의 결합을 가능케 하는 임의의 다른 적절한 작용기 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 바인더 분사 및 경화 후에 약한 비공유 결합 상호 작용을 통해 결합성 열가소성 바인더 내의 성분의 중합체 스트랜드를 결합시키는 것에 의해 결합성 열가소성 바인더는 그린 바디 금속 부품에 대해 원하는 그린 강도를 제공한다. 또한, 결합성 열가소성 바인더는 인쇄된 금속 부품을 제조하는 데 사용되는 화학 바인더의 분해와 관련된 차르 잔류물이 실질적으로 존재하지 않고 기계에 사용되기에 적절한 강화된 금속 부품을 형성하는 방식으로 인쇄된 금속 부품으로부터 용이하게 제거될 수 있다. 또한, 결합성 열가소성 바인더가 불활성 분위기에서 분해되는 조건은 탈지 및/또는 소결 중에 그린 바디 금속 부품의 금속과 물(H2O) 및/또는 산소(O2) 사이의 반응으로 인한 강화된 금속 부품 내의 금속 산화물의 형성을 완화시킨다.
도 1에 예시된 방법(10)의 양태에 관한 설명을 용이하게 하기 위해, 개괄적으로 예시된 방법(10)의 특정 단계에 대응하는 도 2 내지 도 5를 참조한다. 도 1의 방법(10)은 관심 물품을 제조하는 데 사용되는 금속 분말층을 적층하는 것으로 시작한다(블록 12). 예를 들어, 도 2는 바인더 분사 프린터의 작업면 상의 금속 분말(18)(예컨대, 분말 베드)의 층(16)의 단면도이다. 특정 실시예에서, 층(16)은 대략 10 ㎛ 내지 대략 200 ㎛의 두께(20)를 가질 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 층(16)의 두께(20)는 임의의 적절한 값일 수 있다.
인쇄될 물품은 한정되는 것은 아니지만 연료 팁, 연료 노즐, 슈라우드, 마이크로 믹서, 터빈 블레이드 또는 임의의 다른 적절한 금속 부품과 같은 복잡한 3D 형상을 갖는 다양한 금속 부품을 포함할 수 있다. 따라서, 금속 부품을 인쇄하는 데 사용되는 금속 분말(18)은 물품의 유형 및 물품(예컨대, 가스 터빈 엔진, 기화 시스템 등)의 최종 용도에 따라 달라질 수 있다. 비제한적인 예로서, 금속 분말(18)은 니켈 합금(예컨대, Inconel 625, Inconel 718, Rene 108, Rene 80, Rene 142, Rene 195 및 ReneM2, Marm-247); 코발트 합금(예컨대, Hans 188 및 L605); 코발트-크롬 합금, 주조 합금(예컨대, X40, X45 및 FSX414), 티타늄 합금, 알루미늄계 재료, 텅스텐, 스테인레스 강 또는 임의의 다른 적절한 재료 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 금속 분말(18)은 대략 1 ㎛ 내지 75 ㎛의 입자 크기 분포(예컨대, dso)를 갖는 입자를 가질 수 있다. 그러나, 금속 분말(18)은 임의의 다른 적절한 입자 크기 분포를 가질 수 있다.
도 1로 돌아가면, 금속 분말층(16)의 적층 후에, 방법(10)은 패턴에 따라 층(16)의 여러 부분에 결합성 열가소성 바인더를 선택적으로 침착시키는 단계로 계속된다(24 블록). 예를 들어, 결합성 열가소성 바인더는 인쇄되는 물품의 층의 표시를 포함하는 CAD 설계를 기초로 컨트롤러에 의해 작동되는 인쇄 헤드를 사용하여 금속 분말층(16)으로 선택적으로 인쇄될 수 있다.
예를 들어, 도 3은 블록(24)(도 1)의 동작에 따라 층(16) 내로 결합성 열가소성 바인더를 선택적으로 침착시키는 데 사용될 수 있는 일 실시예의 바인더 분사 프린터(26)의 블록도이다. 예시된 실시예에서, 바인더 분사 프린터(26)는 금속 분말층(16)을 지지하는 작업면(28), 바인더 용액(34)을 저장하는 저장소(30) 및 저장소(30)에 유체 연통되게 결합되는 프린터 헤드(42)를 포함한다. 바인더 용액(34)은 제1 열가소성 중합체 스트랜드(38) 및 제2 열가소성 중합체 스트랜드(40)를 포함하는 결합성 열가소성 바인더(36)를 포함한다. 프린터 헤드(42)는 바인더 용액(34)을 금속 분말층(16) 내에 선택적으로 침착시켜 결합성 열가소성 바인더(36)를 인쇄되는 금속 부품층을 나타내는 패턴으로 층(16) 내외에 인쇄한다. 예시된 바인더 분사 프린터(26)는 바인더 분사 프린터(26)의 동작을 제어하기 위한 제어 시스템(46)을 포함한다. 제어 시스템(46)은 분산 제어 시스템(DCS) 또는 완전 또는 부분 자동화된 임의의 컴퓨터 기반 워크스테이션을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(46)은 바인더 분사 프린터(26)의 동작을 제어하기 위한 하나 이상의 명령을 저장하는 메모리 회로(48)를 통상적으로 포함할 수 있는 범용 컴퓨터 또는 주문형 장치를 사용하는 임의의 적절한 장치일 수 있다. 메모리(48)는 인쇄되는 물품의 구조를 나타내는 CAD 설계를 저장한다. 프로세서는 하나 이상의 처리 장치(예컨대, 마이크로 프로세서(50))를 포함할 수 있고, 메모리 회로(48)는 본 명세서에 기술된 동작을 제어하기 위해 프로세서에 의해 실행 가능한 명령을 집합적으로 저장하는 하나 이상의 실감형 비일시적 기계-판독 가능 매체를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 바인더 용액(34)은 인쇄되는 금속 부품의 구조를 나타내는 패턴으로 금속 분말층(16) 내로 선택적으로 침착된다. 도 4는 결합성 열가소성 바인더(36)의 증착 후의 금속 분말층(16)의 개략적인 단면도이다. 예시된 바와 같이, 결합성 열가소성 바인더(36)는 금속 분말 입자(56)의 외부면(54)을 코팅하여 바인더 코팅된 입자(58)를 생성한다. 결합성 열가소성 바인더(36)는 금속 분말층(16)에 인쇄된 바인더 용액(34)의 패턴에 따라 바인더-코팅된 입자(58)를 결합시켜 경화(약 200 ℃에서의 열처리) 후에 그린 바디 금속 부품의 층을 형성한다. 예를 들어, 도 5는 인쇄될 금속 부품의 층을 나타내는 패턴(64)으로 바인더-코팅된 입자(58)가 서로 결합된 그린 바디 금속 부품(62)의 인쇄층(60)의 상면도이다.
도 1로 돌아가면, 방법(10)은 블록(12 및 24)의 동작을 반복하여 그린 바디 금속 부품을 생성하기 위해 원하는 수의 층이 인쇄될 때까지 층 단위 방식으로 물품을 계속 쌓을 수 있다. 결합성 열가소성 바인더(36)는 각각의 연속적인 층(60)을 결합하고 인쇄된 성형 금속 부품의 구조의 무결성이 인쇄후 공정(예컨대, 탈지, 소결, 분말 제거 등) 중에 영향을 받지 않도록 인쇄된 물품에 일정한 정도의 강도(예컨대, 그린 강도)를 제공한다. 즉, 결합성 열가소성 바인더(36)에 의해 제공되는 그린 강도는 층(60) 내의 금속 분말 입자 사이의 결합을 유지하고, 그린 바디 금속 부품의 취급 및 인쇄후 공정 중에 층(60)의 층간 박리를 차단(예컨대, 저항, 방지)한다.
본 명세서에 개시된 결합성 열가소성 바인더(36)는 3D 인쇄 물품의 탈지 및 소결 중에 형성될 수 있는 차르 잔류물이 실질적으로 없는 3D 인쇄 물품의 제조를 용이하게 한다. 따라서, 결합성 열가소성 바인더(36)는 실질적으로 결합성 열가소성 바인더(36) 및 인쇄된 금속 부품의 열처리 중에 생성될 수 있는 분해 생성물(예컨대, 차르 및 금속 산화물)이 없는 강화된 금속 부품을 형성하기 위해 소결 중에 깨끗하고 쉽게 제거되는 O2의 존재를 필요로 하지 않고 일반적으로 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)로 분해되는 열가소성 중합체 군으로부터 선택될 수 있다. 전술된 바와 같이, 결합성 열가소성 바인더(36)는 제1 열가소성 중합체 스트랜드(38) 및 제2 열가소성 중합체 스트랜드(40)를 포함한다. 제1 열가소성 중합체 스트랜드(38)는 중합체 스트랜드(38, 40)의 비공유 결합을 용이하게 하도록 제2 열가소성 중합체 스트랜드(40)의 작용기를 보완하는 수소 결합 공여체, 수소 결합 수용체, 음으로 하전된 기(group), 양으로 하전된 기 또는 이들의 조합과 같은 작용기를 포함할 수 있다. 비제한적인 예로서, 제1 열가소성 중합체 스트랜드(38)의 작용기는 히드록실기, 카르복실레이트기, 아민, 티올, 아미드, 또는 약한 비공유 결합력을 통한 중합체 스트랜드(38, 40)의 결합을 가능케 하는 임의의 다른 적절한 작용기 및 이들의 조합을 포함한다. 제1 열가소성 중합체 스트랜드(38)는 한정되는 것은 아니지만 폴리비닐 알코올(PVA), 폴리아미드, 폴리아크릴 아미드, 이들의 유도체, 또는 약한 비공유 결합력을 통해 제2 열가소성 중합체 스트랜드(40)와의 결합을 허용하는 임의의 다른 적절한 열가소성 중합체 및 이들의 조합과 같은 중합체를 포함할 수 있다. 제1 열가소성 중합체 스트랜드(38)는 대략 5K 내지 150K의 평균 분자량을 가질 수 있다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 제1 열가소성 중합체 스트랜드(38)는 대략 5-10K +/- 2K, 대략 10-25K +/- 2K, 대략 30-50K +/- 2K, 대략 75-100K +/- 3K, 또는 대략 100-150K +/- 5K의 분자량을 가질 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 결합성 열가소성 바인더는 인쇄후 공정(예컨대, 분말 제거) 중에 금속 부품의 취급 및 안정성을 허용하기 위해 그린 바디 금속 부품에 대한 그린 강도를 향상시킨다. 따라서, 결합성 열가소성 바인더는 그린 바디 금속 부품의 그린 강도를 증가시키기 위해 중합체 스트랜드(38, 40) 사이의 결합(예컨대, 비공유 가교 결합)을 가능케 하도록 제2 열가소성 중합체 스트랜드(40)를 포함한다. 따라서, 제2 열가소성 중합체 스트랜드(40)는 도 6에 예시된 바와 같이 중합체 스트랜드가 제1 열가소성 중합체 스트랜드(38)와 상호 작용하여 약한 비공유 결합력(70)을 통해 각각의 중합체 스트랜드를 결합시킬 수 있는 작용기를 포함한다. 예를 들어, 제2 열가소성 중합체 스트랜드(40)는 제1 열가소성 중합체 스트랜드(38)의 작용기에 상보적인 작용기를 포함할 수 있다. 즉, 제2 열가소성 중합체 스트랜드(40)는 제1 열가소성 중합체 스트랜드(38)의 작용기를 보완하여 중합체 스트랜드(38, 40)의 비공유 결합을 용이하게 하는 수소 결합 공여체, 수소 결합 수용체, 음으로 하전된 기, 양으로 하전된 기 또는 이들의 조합과 같은 작용기를 포함한다. 비제한적인 예로서, 제2 열가소성 중합체 스트랜드(40)의 작용기는 히드록실기, 카르복실레이트기, 아민, 티올, 아미드, 또는 약한 비공유 결합력을 통해 중합체(38, 40)의 결합을 가능케 하는 임의의 다른 적절한 작용기 및 이들의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 중합체 스트랜드(38, 40)는 동일한 열가소성 중합체이다. 이 특정 실시예에서, 제1 열가소성 중합체 스트랜드(38)는 제1 작용기를 포함하는 열가소성 중합체의 일부이고, 제2 열가소성 중합체 스트랜드(40)는 제2 작용기를 포함하는 열가소성 중합체의 다른 일부이다. 즉, 제1 및 제2 중합체 스트랜드(38, 40)는 열가소성 중합체의 스트랜드의 일부이다. 열가소성 중합체의 각 중합체 스트랜드는 제1 및 제2 작용기를 모두 포함하기 때문에, 제1 중합체 스트랜드(38) 부분의 작용기와 제2 중합체 스트랜드(40) 부분의 작용기 사이에 호모 커플 링이 발생할 수 있다. 즉, 중합체 스트랜드(38, 40)의 제1 작용기는 중합체 스트랜드(38, 40)의 대응하는 제2 작용기와 결합될 수 있고, 이에 의해 열가소성 중합체의 개별 스트랜드 사이의 결합도를 감소시킬 수 있다. 중합체 스트랜드(38, 40)의 각각의 개별 부분의 제1 및 제2 작용기 사이의 호모 커플링을 완화시키기 위해, 바인더 용액(36)은 중합체 스트랜드(38, 40)의 제1 및 제2 작용기 사이의 결합을 차단할 수 있는 프라이머(예컨대, 작은 중합체)를 포함할 수 있다. 추가로, 중합체 스트랜드(38, 40)의 농도가 제어될 수 있고/있거나 바인더 용액(36)의 pH가 중합체 스트랜드(38, 40)의 작용기 사이의 호모 커플링을 차단하도록 조정될 수 있다.
다른 실시예에서, 제1 열가소성 중합체 스트랜드(38)는 제1 열가소성 중합체이고, 제2 열가소성 중합체 스트랜드(40)는 제1 열가소성 중합체와 상이한 제2 열가소성 중합체이다. 따라서, 제1 열가소성 중합체 스트랜드(38)가 제1 열가소성 중합체이고 제2 열가소성 중합체 스트랜드(40)가 제1 열가소성 중합체와 상이한 제2 열가소성 중합체인 경우, 중합체 스트랜드(38, 40)의 작용기 사이의 호모 커플링은 문제가 되지 않는다. 비제한적인 예로서, 제2 열가소성 중합체 스트랜드(40)는 폴리아크릴산(PAA), 폴리비닐 피롤리돈(PVP), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 이들의 유도체, 또는 비공유 상호 작용을 가능케 하는 작용기를 갖는 임의의 다른 적절한 중합체 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 바인더 용액(34)에는 실질적으로 임의의 계면 활성제가 없다. 계면 활성제를 생략함으로써, 바인더 용액(34)의 제형이 단순화될 수 있고, 계면 활성제를 포함하는 제형에 비해 제조 비용이 감소될 수 있다. 추가로, 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 실질적으로 계면 활성제가 없는 바인더 용액은 계면 활성제를 포함하는 바인더 용액 제제로 인쇄된 그린 바디 금속 부품의 그린 강도보다 높은 그린 강도를 갖는 그린 바디 금속 부품의 인쇄를 가능하게 할 수 있다.
특정 실시예에서, 제2 열가소성 중합체 스트랜드(40)는 보호된 폴리 무수물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 열가소성 중합체 스트랜드(40)는 폴리비닐 메틸 에테르-말레산 무수물(PVME-MA)을 포함할 수 있다. 수분(예컨대, 물)에 노출되면, 말레산 무수물은 가수분해되어 제1 열가소성 중합체 스트랜드(38)와 상호 작용하여 약한 비공유 결합력을 통해 각각의 중합체 스트랜드를 결합시킬 수 있는 카르복실레이트 작용기를 노출시킨다. 특정 실시예에서, 제2 중합체 스트랜드(40)는 암모늄(-H3 +) 또는 아민(-NH2)을 포함할 수 있다. 암모늄은 이온 분자내 힘을 통해 각각의 중합체 스트랜드(38, 40)의 중합체 스트랜드를 결합시킨다. 비제한적인 예로서, 제2 중합체 스트랜드(40)는 폴리(에틸렌이민), 폴리(알릴아민), 2-(디에틸아미노)에틸 메타크릴레이트, 2-(디메틸아미노)에틸 아크릴레이트, 3-(디메틸아미노)프로필 아크릴레이트. 이들의 유도체를 함유하는 폴리아크릴레이트 공중합체 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 제2 열가소성 중합체 스트랜드(40)는 대략 1.5K 내지 160K의 평균 분자량을 가질 수 있다.
전술한 바와 같이, 바인더 용액(34)은 제1 열가소성 중합체 스트랜드(38)와 제2 열가소성 중합체 스트랜드(40)의 혼합물을 포함한다. 바인더 용액(34)은 제1 열가소성 중합체 스트랜드(38) 대 제2 열가소성 중합체 스트랜드(40)의 임의의 적절한 비율을 포함할 수 있다. 바인더 용액(34) 내의 제1 열가소성 중합체 스트랜드(38)와 제2 열가소성 중합체 스트랜드(40)의 비율은, 인쇄후 공정 중에 취급하기에 적절하고 결합성 열가소성 바인더(36)를 깨끗하게 제거할 수 있게 하는 바람직한 그린 강도를 갖는 그린 바디 금속 부품을 생성하기 위해 중합체 스트랜드(38, 40) 사이에 적절한 결합도가 달성되도록 되어 있다. 중합체 스트랜드(38, 40) 사이의 결합도 이외에, 제1 열가소성 중합체 스트랜드(38)와 제2 열가소성 중합체 스트랜드(40)의 조합은 3D 바인더 분사 인쇄에 적절한 점도(예컨대, 약 2 센티푸아즈(cP) 내지 약 200 cP의 점도)를 달성할 수 있다는 것이 알려져 있다. 비제한적인 예로서, 제1 열가소성 중합체 스트랜드(38) 대 제2 열가소성 중합체 스트랜드(40)의 비율은 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1, 6:1, 8:1, 9:1, 10:1, 또는 다른 적절한 비율일 수 있다.
도 3을 참조로 전술한 바와 같이, 프린터 헤드(42)는 결합성 열가소성 바인더(36)를 갖는 바인더 용액(34)(예컨대, 잉크)을 수용하고 결합성 열가소성 바인더(36)를 금속 분말층(16)으로 인쇄한다. 따라서, 바인더 용액(34)은 층(16) 내로 결합성 열가소성 바인더(26)의 침착을 용이하게 할 수 있는 첨가제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 바인더 용액(34)은 계면 활성제, 희석제, 점도 조절제, 분산제, 안정화제 또는 바인더 용액(34)의 분사성 및 층(16) 내의 결합성 열가소성 바인더(36)의 침착을 용이하게 하는 임의의 다른 첨가제와 같은 1종 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 계면 활성제는 결합성 열가소성 바인더(36) 및/또는 금속 분말(18)의 특성에 따라 이온성(예컨대, 양쪽성 이온성, 양이온성, 음이온성) 또는 비이온성일 수 있다. 비제한적인 예로서, 계면 활성제는 폴리프로폭시 디에틸 메틸암모늄 클로라이드(예컨대, VARIQUAT®CC-42NS), 헥산 올리고머(예컨대, HYPERMER®KD1), 알킬렌 산화물 공중합체(HYPERMER®KD2), 지방산의 알킬렌 에스테르 및 알킬아민(HYPERMER®KD3) 및 이들의 조합일 수 있다.
일종 이상의 첨가제는 금속 분말(18)의 입자를 결합성 열가소성 바인더(36)로 코팅하는 것을 용이하게 하기 위해 금속 분말(18)의 습윤성을 향상시킬 수 있다. 1종 이상의 첨가제는 또한 바인더의 표면 장력을 변화시켜(예컨대, 수정하여) 바인더 용액(34)의 분사성을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 바인더 용액(34)은 오네조르게 수(Ohnesorge number)(예컨대, 점성력 대 관성 및 표면 장력의 비율)가 대략 0.1 내지 대략 1이면 일반적으로 분사 가능한 것으로 간주된다.
특정 실시예에서, 1종 이상의 첨가제는 또한 결합성 열가소성 바인더(36)를 용해시키는 용매를 포함할 수 있다. 용매는 바인더 용액(34) 내에 있을 수 있는 선택된 중합체 스트랜드(38, 40) 및 기타 첨가제에 따라 수성 또는 비수성일 수 있다. 용매는 일반적으로 비반응성(예컨대, 불활성)이므로 금속 분말(18), 결합성 열가소성 바인더(36), 또는 바인더 용액(34) 내에 있을 수 있는 임의의 다른 첨가제와 반응하지 않는다. 추가로, 바인더-코팅된 입자(58)와 인쇄층(60)의 결합을 용이하게 하기 위해 용매는 결합성 열가소성 바인더(36)를 금속 분말층(16)으로 선택적으로 침착한 후에 쉽게 증발해야 한다. 바인더 용액에 사용될 수 있는 예시적인 용매는 한정되는 것은 아니지만 물, 메틸렌 클로라이드(CH2Cl2), 클로로포름(CHCl3), 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌, 아니솔, 2-메톡시 에탄올, 부탄올, 디에틸렌 글리콜, 테트라하이드로푸란(THF), 메틸 에틸 케톤(MEK), 트리클로로에틸렌(TCE) 또는 기타 적절한 용매를 포함한다.
바인더 용액(34) 내의 결합성 열가소성 바인더(36)는 미리 형성된 용해된 중합체 스트랜드(38, 40)의 형태일 수 있다. 결합성 열가소성 바인더(36)는 중합체 스트랜드(38, 40)의 결합, 금속 분말층(16)으로의 분사 및 침착을 용이하게 하는 데 적절한 용매에 용해될 수 있다. 바인더 용액(34)을 금속 분말층(16)으로 침착시킨 후, 용매는 증발할 수 있고 결합성 열가소성 바인더(36)는 바인더-코팅된 입자(8)와 인쇄된 층을 합체시키고 결합시켜 그린 바디 금속 부품을 형성할 수 있다.
층(16)의 부착 및 결합성 열가소성 바인더(36)의 인쇄 후에, 도 1의 12 및 24 블록에서 설명되는 바와 같이 방법(10)은 결합성 열가소성 바인더를 경화시켜 그린 바디 금속 부품의 층을 형성하는 것으로 계속된다(74 블록). 예를 들어, 전술한 바와 같이, 바인더 용액(36)은 결합성 열가소성 바인더(36)[예컨대, 중합체 스트랜드(38, 40)]와 용매의 혼합물일 수 있다. 바인더 용액(36) 내의 용매의 일부가 결합성 열가소성 바인더(36)의 침착(예컨대, 인쇄) 중에 증발될 수 있지만, 소정량의 용매는 금속 분말층(16) 내에 남아있을 수 있다. 따라서, 특정 실시예에서, 그린 바디 금속 부품은 (후속의 인쇄후 단계(예컨대, 도 1의 74 블록)에서) 인쇄층(60)에 잔류하는 용매를 증발시키고 그린 바디 금속 부품의 인쇄층(60)의 효과적인 결합을 허용하기에 적절한 온도(예컨대, 대략 200 ℃)에서 열 경화될 수 있다. 잉여의 물질(18)[예컨대, 결합성 열가소성 바인더(36)에 의해 결합되지 않은 금속 분말(18)]은 탈지 및 소결 처리를 위해 그린 바디 부품을 준비하기 위해 경화 후에 제거될 수 있다. 경화 후, 그린 바디 금속 부품은 건조 단계를 거쳐 금속 부품에 남아있을 수 있는 임의의 잔류 용매 및/또는 다른 휘발성 물질을 제거할 수 있다. 예를 들어, 그린 바디 금속 부품은 다소 높거나 상온인 온도에서 불활성 분위기[예컨대, 질소(N2), 아르곤(Ar)] 또는 공기 하에 진공에서 건조될 수 있다.
전술한 바와 같이, 바인더 분사 어플리케이션에서 그린 바디 금속 부품을 형성하는 데 사용되는 결합성 열가소성 바인더는 소결 공정 중에 차르 잔류물의 형성 및 금속 산화물 형성을 완화시키는 방식으로 제거될 수 있다. 따라서, 방법(10)은 그린 바디 금속 부품으로부터 결합성 열가소성 바인더(36)의 일부를 제거(예컨대, 탈지)하여 브라운 바디 금속 부품을 생성하는 단계를 포함한다(78 블록). 전술한 바와 같이, 바인더 분사 어플리케이션에서 사용되는 바인더는 인쇄된 물품에 강도(예컨대, 그린 강도)를 제공한다. 따라서, 생성된 브라운 바디 금속 부품의 취급 강도를 향상시키기 위해, 그린 바디 금속 부품의 탈지 중에 결합성 열가소성 바인더의 일부(즉, 전부는 아님)만을 제거하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 바인더 분사 3D 인쇄에 사용되는 특정 열가소성 바인더는 인쇄후 공정(예컨대, 분말 제거 및 탈지)에서 그린 바디 금속 부품을 취급하기에 적절한 그린 강도를 생성하지 않을 수 있다. 그러나, 이제는 결합성 열가소성 바인더(36)를 사용함으로써 비결합성 열경화성 바인더를 사용하여 인쇄된 물품에 비해 인쇄된 물품의 그린 강도가 증가될 수 있음이 인식된다. 또한, 결합성 열가소성 바인더(36)는 O2 부재 시 용이하게 제거될 수 있으며, 이에 따라 탈지 및 소결 후 실질적으로 차르 잔류물이 없는 강화된 물품이 얻어질 수 있다. 이러한 방식으로, 강화된 금속 부품의 특정 특성(예컨대, 산화 수준)은 물품을 인쇄하는 데 사용된 금속 분말(18)의 특성과 유사하거나 동일할 수 있다.
본 기술의 실시예에 따른 바인더 용액을 사용하여 인쇄된 그린 바디의 그린 강도에 대한 데이터와 함께 예시적인 바인더 용액의 표가 아래에 하기에 제시되어 있다. 그린 바디 금속 부품은 1.43" 플라스틱 페트리 접시에 Rene' 108(약 16 ㎛의 dso)의 금속 분말을 제공하고 페트리 접시를 약 50회 탭핑하여 금속 분말을 패킹하는 것으로 제조하였다. 금속 분말이 바인더 용액으로 포화될 때까지 금속 분말에 약 2 밀리리터(mL)의 바인더 용액[예컨대, 폴리비닐 알코올(PVA)], 결합성 열가소성 중합체(36)(예컨대, PVA:폴리아크릴산(PAA), PVA:폴리비닐 피롤리돈; PVA:폴리(메틸 비닐 에테르-알트-말레산) 무수물, 또는 상용 바인더)를 액적 방식으로 첨가하였다. 페트리 접시를 바인더 용액의 각 방울의 첨가와 함께 동시에 탭핑하여 바인더 용액이 패킹된 금속 분말 내에 흡수되게 하였다. 포화 금속 분말을 주위 조건에서 약 1시간 동안 건조시켰다. 건조 후, 포화 금속 분말을 약 85 ℃에서 밤새 경화시켜 그린 바디 금속 부품을 형성하였다. 그린 바디 금속 부품은 파열될 때까지 500 뉴턴(N) 로드 셀에 의한 3점 굽힘 시험을 수행하였다. 상기 방법에 따라 제조된 각각의 그린 바디 금속 부품에 대한 그린 강도는 하기 표 1에 보고되어 있다.
Figure pct00001
Figure pct00002
다양한 바인더 용액 제형을 사용하여 인쇄된 그린 바디의 그린 강도
도 7은 상기 표 1에 열거된 다양한 바인더 용액 제형을 사용하여 인쇄된 여러 실시예의 그린 바디 금속 부품과 관련된 그린 강도의 막대 그래프(80)이다. 예를 들어, 막대 그래프(80)는 5:1 비율의 PVA(31-50K):PAA 또는 PVA(13-23K):PAA를 갖는 결합성 열가소성 바인더로 인쇄된 그린 바디 금속 부품(84 및 86)에 대한 파운드 힘(IbF)의 그린 강도(82)를 나타낸다. 막대 그래프(80)는 또한 계면 활성제 및 PVA(31-50K) 또는 PVA(13-23K)를 갖는 비결합성 열가소성 바인더 제형을 사용하여 인쇄된 그린 바디 금속 부품(90 및 94)에 대한 그린 강도와 시판 바인더 제형을 사용하여 인쇄된 그린 바디 금속 부품(96)에 대한 그린 강도를 나타낸다. 도 7에 예시된 바와 같이. 성형 금속 부품(84, 86)의 그린 강도는 성형 금속 부품(90, 94)에 비해 각각 더 높은 그린 강도(82)를 가진다. 예를 들어, 성형 금속 부품(84, 86)의 그린 강도는 비결합성 열가소성 바인더 제형으로 인쇄된 성형 금속 부품(90, 94)의 그린 강도보다 약 20% 내지 35% 더 높다. 또한, 본 명세서에 개시된 결합성 열가소성 바인더의 특정 제형은 기존의 최신 바인더(예컨대, 시판 바인더)와 비교하여 20% 내지 46% 더 높은 그린 강도를 나타낸다.
더욱이, 놀랍고도 예상치 못하게, 계면 활성제를 포함하지 않는 여기에 개시된 결합성 열가소성 바인더 제형은 상기 표 1에 나타낸 바와 같이 계면 활성제를 포함하는 결합성 열가소성 바인더 제형에 비해 높은 그린 강도를 제공한다는 것이 현재 인식되고 있다. 특정 바인더 제형에서, 계면 활성제는 금속 분말의 표면 특성(예컨대, 습윤성)을 향상시킴으로써 바인더에 의한 금속 분말(18)의 코팅을 용이하게 할 수 있다. 그러나, 특정 결합성 열가소성 바인더 제형을 사용할 때, 계면 활성제는 중합체 스트랜드(38, 40)의 스트랜드 사이의 분자 상호 작용을 방해하여 약한 비공유 결합력을 통해 중합체 스트랜드(40)의 작용기와 중합체 스트랜드(38) 사이의 결합을 감소 또는 차단할 수 있다. 이와 같이, 결합성 열가소성 바인더(36)는 인쇄후 공정 중에 인쇄되고 경화된 그린 바디 금속 부품을 취급하기에 적절한 그린 강도를 생성하는 데 충분한 중합체 스트랜드(38, 40) 간의 결합을 가지지 않을 수 있다. 따라서, 중합체 스트랜드(40)의 작용기 및 중합체 스트랜드(38, 40)를 결합하는 약한 비공유 결합력의 유형에 따라, 중합체 스트랜드(38, 40) 사이에 약한 비공유 결합력의 형성을 가능케 하도록 결합성 열가소성 바인더 제형으로부터 계면 활성제를 생략하는 것이 바람직할 수 있다. 대안적으로, 특정 실시예에서, 중합체 스트랜드(38, 40)와 실질적으로 상호 작용하지 않는(예컨대, 실질적으로 불활성인) 계면 활성제가 결합성 열가소성 바인더 제형에 사용될 수 있다.
탈지 중에 결합성 열가소성 바인더(36)의 부분 제거 중에 그린 바디 금속 부품은 가열되어 결합 상태의 중합체 스트랜드(38, 40)를 분리하고 중합체 스트랜드(38, 40)의 일부를 분해할 수 있다. 예를 들어, 성형 금속 부품은 78 블록의 탈지 단계 중에 대략 500 ℃ 이하, 예를 들어 대략 250 ℃ 내지 대략 450 ℃의 온도로 가열될 수 있다. 탈지 중에 성형 금속 부품이 노출되는 조건은 중합체 스트랜드(38, 40)를 분해하고 결합성 열가소성 바인더(36)의 상당 부분(예컨대, 대략 95%, 대략 96%, 대략 97%, 대략 98%)이 제거된 브라운 바디 금속 부품을 형성한다. 탈지 후에 브라운 바디 금속 부품에 남겨진 중합체 스트랜드(38, 40)의 차르 잔류물은 브라운 바디 금속 부품의 인쇄층들을 계속 결합시켜 취급 도중에 브라운 바디 금속 부품의 구조를 유지하는 열처리된 강도를 제공할 수 있다.
특정 실시예에서, 탈지 중에 결합성 열가소성 바인더(36)의 부분 분해에 의해 결합성 열가소성 바인더(36)의 약 98% 내지 약 99.95%가 제거될 수 있다. 결합성 열가소성 바인더의 부분 분해 중에 형성되는 많은 작은 분자들은 실온 또는 탈지 온도에서 기체 상태일 수 있다. 탈지 후에 브라운 바디 금속 부품에 남아있는 결합성 열가소성 바인더(36)(예컨대, 올리고머)의 부분은 브라운 바디 금속 부품의 금속 분말층들을 계속 결합시켜 적절한 수준의 열처리된 강도를 갖도록 할 수 있다. 일 실시예에서, 브라운 바디에 잔류하는 올리고머의 부분은 대략 0.05% 내지 대략 2%이다. 다른 실시예에서, 브라운 바디에 잔류하는 올리고머의 부분은 대략 0.1% 내지 대략 1%이다.
특정 실시예에서, 결합성 열가소성 바인더(36)의 탈지는 그린 바디 금속 부품을 무산소 환경에서(예컨대, 불활성 분위기 하의 진공 챔버 내에서) 원하는 온도(예컨대, 약 250 ℃ 내지 약 450 ℃)로 가열하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 탈지는 질소(N2), 아르곤(Ar) 또는 기타 실질적으로 불활성인 가스 하에서 수행될 수 있다. 그러나, 특정 실시예에서, 탈지는 공기 중에서 수행될 수 있다. 부분적으로는 결합성 열가소성 바인더(36)의 중합체 스트랜드(38, 40)를 결합하는 약한 비공유 결합력으로 인해, 공기 중에서의 탈지는 금속 분말(18)의 산화를 차단하는 대략 450 ℃ 미만의 온도에서 수행될 수 있다. 이와 같이, 결합성 열가소성 바인더(36)를 사용하여 인쇄된 강화된 금속 부품의 전체 특성은 3D 인쇄 금속 부품을 제조하는데 사용되는 금속 분말(18)의 특성과 유사할 수 있다.
78 블록에 제시된 바와 같이, 결합성 열가소성 바인더(36)의 탈지 후에, 도 1의 방법(10)은 브라운 바디 금속 부품의 예비 소결을 계속하여 브라운 바디 금속 부품에 잔류하는 결합성 열가소성 바인더(예컨대, 탈지 중에 형성된 올리고머)의 나머지 부분을 제거한다(100 블록). 예를 들어, 앞서 설명한 바와 같이, 결합성 열가소성 바인더(36)는 78 블록의 작용에 따라 결합성 열가소성 바인더(36)를 부분적으로 탈지한 후, 그린 바디 금속 부품으로부터 형성된 브라운 바디 금속 부품에 충분한 강도를 제공하는 올리고머를 형성하도록 부분적으로 분해될 수 있다. 예비 소결 중에, 브라운 바디 금속 부품은 대략 500 ℃ 내지 대략 800 ℃의 예비 소결 온도로 가열될 수 있다. 예비 소결 중에 브라운 바디 금속 부품에 가해진 열은 남아있는 올리고머를 브라운 바디 금속 부품으로부터 빠르게 휘발되어 빠져나가는 작은 분자들로 분해시킨다. 올리고머는 더 작은 분자들로 확실하게 분해되며, 이들 분자는 브라운 바디 부품의 다공성 구조를 통해 증발하여 실질적으로 잔류물을 남기지 않을 수 있다. 이와 같이, 브라운 바디 금속 부품이 후속으로 소결될 때, 형성된 강화 금속 부품에는 실질적으로 차르가 없을 수 있다. 따라서, 강화된 금속 부품은 금속 부품을 인쇄하는 데 사용된 금속 분말(18)의 특성과 유사한 특성을 가질 수 있다.
마지막으로, 도 1에 예시된 방법(10)은 브라운 바디 금속 부품을 소결하여, 금속 산화물을 생성하지 않고 금속 분말의 입자를 고화시키는 것으로 종결된다(104 블록). 소결 중에, 브라운 바디 금속 부품은 브라운 바디 금속 부품을 가열하는 집중된 에너지원(예컨대, 레이저, 전자빔, 또는 임의의 다른 적절한 에너지원)에 노출되어 브라운 바디 금속 부품의 인쇄층(60)들을 고화시켜 대응하는 브라운 바디 금속 부품의 밀도보다 높은 밀도를 가지는 실질적으로 견고한 금속 부품((예컨대, 강화된 금속 부품)을 형성할 수 있다. 소결은 강화된 금속 부품이 기계류에 사용되기에 적합하도록 브라운 바디 금속 부품에 강도와 무결성을 부여한다. 소결 온도는 부품을 인쇄하는 데 사용된 금속 분말(18)에 따라 1000 ℃를 초과할 수 있다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 소결 온도는 대략 1200 ℃ 내지 대략 1300 ℃일 수 있다. 따라서, 브라운 바디 금속 부품에 존재할 수 있는, 예컨대, 바인더 분사에 일반적으로 사용되는 바인더와 같은, 임의의 유기 화합물은 소결 중에 금속 탄화물/산화물을 형성할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 차르는 기계류에 사용될 때 강화된 금속 부품의 성능에 영향을 줄 수 있는 강화된 물품의 특정 특성(예컨대, 미세조직 및/또는 기계적 특성)에 영향을 미칠 수 있다. 강화된 물품을 형성하는 금속 부품의 탈지 및 소결 중의 차르의 생성은 불활성, 진공 및 공기 분위기에서 쉽게 제거될 수 있는 열가소성 중합체를 사용하는 것에 의해 완화될 수 있다. 그러나, 열가소성 바인더는 인쇄후 공정(예컨대, 분말 제거)에서 인쇄된 그린 바디를 취급하기에 충분한 그린 강도를 제공하지 않을 수 있다. 중합체 스트랜드(38)를 중합체 스트랜드(38)와 상호 작용하는 작용기를 갖는 중합체 스트랜드(40)와 혼합하여 여기에 개시된 결합성 열가소성 바인더(36)를 생성하는 것에 의해 인쇄된 그린 바디 금속 부품은 인쇄후 공정에 충분한 취급 강도를 가질 수 있으며, 강화된 금속 부품에는 실질적으로 차르가 없을 수 있는 것으로 인식된다. 따라서, 강화된 금속 부품의 특성은 금속 분말(18)의 특성과 유사할 수 있고, 성형 기술을 통해 제조된 금속 부품의 특성과 유사할 수 있다. 여기에 개시된 결합성 열가소성 바인더(36)를 사용하여 바인더 분사 3D 인쇄를 통해 제조된 강화된 금속 부품은 금속 부품을 인쇄하는 데 사용된 금속 분말(18)의 탄소 함량 및 산소 함량 이하의 탄소 함량 및 산소 함량을 가질 수 있다.
3D 바인더 분사 금속 인쇄에 사용되는 최신의 화학적 바인더는 일반적으로 여기에 개시된 결합성 열가소성 바인더로 인쇄된 그린 바디 금속 부품의 그린 강도보다 낮은 그린 강도를 가지는 그린 바디 금속 부품을 형성한다. 또한, 3D 바인더 분사 금속 인쇄에 사용되는 최신의 화학적 바인더는 일반적으로 금속 부품을 인쇄하는 데 사용되는 금속 분말의 탄소(C) 및 산소(O) 함량보다 높은 탄소(C) 및 산소(O)(예컨대, 금속 산화물 또는 산소 함유 바인더 분해 생성물) 함량을 제공하는 차르 잔류물을 가지는 강화된 금속 물품을 형성한다. 그러나, 여기에 개시된 결합성 열가소성 바인더는 최신의 화학적 바인더와 비교하여 분말 제거 및 탈지 공정 중에 그린 바디 금속 부품의 취급을 가능하게 하는 인쇄 성형체의 그린 강도를 개선시킨다. 또한, 놀랍고도 예기치 않게, 계면 활성제를 포함하지 않는 특정의 결합성 열가소성 바인더 제형은 계면 활성제를 포함하는 결합성 열가소성 바인더 및 비결합성 열가소성 제형에 비해 증가된 그린 강도를 제공한다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 명세서에 개시된 결합성 열가소성 바인더는 금속 기계 부품과 같은 물품을 인쇄하기 위해 바인더 분사 적층 가공에 사용될 수 있다. 개시된 결합성 열가소성 바인더는 약한 비공유 결합력을 통해 상호 작용하여 결합성 열가소성 바인더에서 열가소성 중합체의 각각의 중합체 스트랜드를 결합(예컨대, 비공유 가교 결합)시키는 열가소성 중합체를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 인쇄된 그린 바디 금속 부품의 그린 강도는 비결합성 열가소성 바인더로 인쇄된 그린 바디에 비해 증가될 수 있다. 또한, 개시된 결합성 바인더는 결합성 열가소성 바인더와 금속 부품을 인쇄하는 데 사용된 금속 분말의 입자 사이의 상호 작용을 용이하게 하는 계면 활성제를 사용하지 않으면서 그린 바디 금속 부품의 그린 강도를 향상시킨다. 추가로, 바인더의 분해 온도 이상으로 가열될 때, 결합성 열가소성 바인더 내의 열가소성 중합체는 더 낮은 분해 온도에서 비교적 안정하면서 더 높은 (예컨대, 예비 소결, 소결) 온도에서 금속 부품으로부터 쉽게 제거되는 분해 생성물(예컨대, 올리고머)을 형성한다. 분해 생성물은 탈지 후에 물품에 잔류하여 브라운 바디 금속 부품의 강도를 향상시키는 올리고머를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 브라운 바디 금속 부품의 무결성은 물품이 소결될 때까지 유지될 수 있다. 또한, 올리고머는 탄소 연소 생성물의 생성 없이 예비 소결 단계에서 쉽고 확실하게 분해된다. 이러한 방식으로, 강화된 금속 부품에는 강화된 금속 부품의 재료 특성에 악영향을 미칠 수 있는 차르가 실질적으로 존재하지 않을 수 있다.
상기 기술된 설명은 최상의 모드를 포함하여 본 발명을 개시하고 또한 임의의 장치 또는 시스템을 제조 및 사용하고 임의의 통합된 방법을 수행하는 것을 포함하여 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 하기 위한 예를 사용한다. 본 발명의 특허 가능한 범위는 청구범위에 의해 정의되며, 당업자가 안출하는 다른 예를 포함할 수 있다. 이러한 다른 예는 청구범위의 문자 그대로의 언어와 다르지 않은 구조적 요소를 갖는 경우 또는 청구범위의 문자 그대로의 언어와 실질적으로 차이가 없는 균등적인 구조적 요소를 포함하는 경우 청구범위의 범주 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (28)

  1. 부품을 바인더 분사 인쇄(binder jet printing)하는 바인더 분사 인쇄 방법으로서:
    바인더 분사 프린터의 작업면 상에 분말층을 적층하는 단계;
    결합성 열가소성 바인더를 포함하는 바인더 용액을, 인쇄층을 형성하는 패턴으로 상기 분말층 내로 선택적으로 인쇄하는 단계 - 상기 패턴은 상기 부품의 층의 구조를 나타내며, 상기 결합성 열가소성 바인더는 제1 중합체 스트랜드 및 제2 중합체 스트랜드를 포함하며, 상기 제1 중합체 스트랜드는 제1 작용기를 포함하고 상기 제2 중합체 스트랜드는 상기 제1 작용기와 상이한 제2 작용기를 포함하며, 상기 제1 및 제2 작용기는 상기 제1 중합체 스트랜드를 상기 제2 중합체 스트랜드와 비공유 결합식으로 결합하도록 구성됨 -;
    그린 바디 부품(green body part)의 층을 형성하도록 상기 인쇄층 내의 상기 결합성 열가소성 바인더를 경화시키는 단계;
    상기 결합성 열가소성 바인더의 적어도 일부를 제거하고 브라운 바디 부품(brown body part)을 형성하도록 상기 그린 바디 부품을 제1 온도보다 높은 온도로 가열하는 단계; 및
    상기 금속 분말을 소결하여 상기 부품을 형성하도록 상기 브라운 바디 부품을 제2 온도보다 높은 온도로 가열하는 단계 - 상기 부품에는 실질적으로 차르(char) 잔류물이 존재하지 않음 -
    를 포함하는 바인더 분사 인쇄 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 바인더 용액은 계면 활성제가 없는, 상기 결합성 열가소성 바인더와 용매의 혼합물을 포함하고, 상기 인쇄층을 경화시키는 단계는 상기 용매를 증발시키는 단계를 포함하는 것인 바인더 분사 인쇄 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 바인더 용액은 상기 결합성 열가소성 바인더, 용매 및 계면 활성제의 혼합물을 포함하고, 상기 인쇄층을 경화시키는 단계는 상기 용매를 증발시키는 단계를 포함하는 것인 바인더 분사 인쇄 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 중합체 스트랜드의 분자량은 대략 5K 내지 150K인 것인 바인더 분사 인쇄 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 중합체 스트랜드의 분자량은 대략 1.5K 내지 160K인 것인 바인더 분사 인쇄 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 작용기는 수소 결합 수용체이거나 음으로 하전되며, 상기 제2 작용기는 수소 결합 공여체이거나 양으로 하전되는 것인 바인더 분사 인쇄 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 작용기는 카르복실레이트기, 히드록실기, 아민, 아미드, 티올 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 바인더 분사 인쇄 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 중합체 스트랜드는 폴리비닐 알코올(PVA), 폴리아미드, 폴리아크릴 아미드, 이들의 유도체 및 이들의 조합이고, 상기 제2 중합체 스트랜드는 폴리아크릴 산(PAA), 폴리비닐 피롤리돈(PVP), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리비닐 메틸 에테르-말레산 무수물(PVME-MA), 이들의 유도체 및 이들의 조합인 것인 바인더 분사 인쇄 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 중합체 스트랜드는 제1 열가소성 중합체이고 상기 제2 중합체 스트랜드는 제2 열가소성 중합체이며, 상기 제1 열가소성 중합체는 상기 제2 열가소성 중합체와 상이한 것인 바인더 분사 인쇄 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 열가소성 중합체 대 상기 제2 열가소성 중합체의 비율은 5:1인 것인 바인더 분사 인쇄 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 분말은 니켈 합금, 티타늄 합금, 코발트 합금, 알루미늄계 재료, 텅스텐, 스테인리스 강, 세라믹 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 바인더 분사 인쇄 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 금속 분말층은 약 10 미크론 내지 약 200 미크론의 두께를 가지는 것인 바인더 분사 인쇄 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 선택적으로 인쇄하는 단계는 상기 바인더 분사 프린터의 프린트 헤드를 사용하여 상기 바인더 용액을 선택적으로 인쇄하는 단계를 포함하는 것인 바인더 분사 인쇄 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 그린 바디 부품으로부터 상기 바인더 용액 내의 잔류 용매를 제거하도록 상기 그린 바디 부품을 상기 제1 온도로 가열하기 전에 상기 그린 바디 부품을 건조시키는 단계를 포함하는 것인 바인더 분사 인쇄 방법.
  15. 바인더 분사 인쇄 공정를 통해 제조되는 부품으로서,
    상기 바인더 분사 인쇄 공정은
    바인더 분사 프린터의 작업면 상에 분말층을 적층하는 단계;
    결합성 열가소성 바인더를 포함하는 바인더 용액을 인쇄층을 형성하는 패턴으로 상기 분말층 내로 선택적으로 인쇄하는 단계 - 상기 패턴은 상기 부품의 층의 구조를 나타내며, 상기 결합성 열가소성 바인더는 제1 중합체 스트랜드 및 제2 중합체 스트랜드를 포함하며, 상기 제1 중합체 스트랜드는 제1 작용기를 포함하고 상기 제2 중합체 스트랜드는 제2 작용기를 포함하며, 상기 제1 및 제2 작용기는 상기 제1 중합체 스트랜드를 상기 제2 중합체 스트랜드와 비공유 결합식으로 결합하도록 구성됨 -;
    그린 바디 부품의 층을 형성하도록 상기 인쇄층 내의 상기 결합성 열가소성 바인더를 경화시키는 단계;
    상기 결합성 열가소성 바인더의 적어도 일부를 제거하고 브라운 바디 부품을 형성하도록 상기 그린 바디 부품을 제1 온도보다 높은 온도로 가열하는 단계; 및
    상기 분말을 소결하여 상기 부품을 형성하도록 상기 브라운 바디 부품을 제2 온도보다 높은 온도로 가열하는 단계 - 상기 부품에는 실질적으로 차르 잔류물이 존재하지 않음 -
    를 포함하는 것인 부품.
  16. 제15항에 있어서, 상기 그린 바디 부품은 대략 40 내지 대략 118 파운드 힘(lbF)의 강도를 가지는 것인 부품.
  17. 제15항에 있어서, 상기 부품의 탄소 함량은 상기 금속 분말의 탄소 함량과 실질적으로 동일하거나 그보다 작은 것인 부품.
  18. 제15항에 있어서, 상기 부품의 산소 함량은 상기 금속 분말의 산소 함량과 실질적으로 동일하거나 그보다 작은 것인 부품.
  19. 바인더 분사 인쇄에 사용되도록 구성된 바인더 용액으로서:
    제1 중합체 스트랜드 및 제2 중합체 스트랜드를 포함하는 결합성 열가소성 바인더를 포함하며, 상기 제1 중합체 스트랜드는 제1 작용기를 포함하고 상기 제2 중합체 스트랜드는 제2 작용기를 포함하며, 상기 제1 및 제2 작용기는 상기 제2 중합체 스트랜드의 적어도 일부와 상기 제1 중합체 스트랜드의 적어도 일부를 비공유 결합식으로 결합하도록 구성되고, 상기 바인더 용액에는 계면 활성제가 없는 것인 바인더 용액.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1 중합체 스트랜드는 폴리비닐 알코올(PVA), 폴리아미드, 폴리아크릴 아미드, 이들의 유도체 및 이들의 조합이고, 상기 제2 중합체 스트랜드는 폴리아크릴 산(PAA), 폴리비닐 피롤리돈(PVP), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리비닐 메틸 에테르-말레산 무수물(PVME-MA), 이들의 유도체 및 이들의 조합인 것인 바인더 용액.
  21. 제19항에 있어서, 상기 제1 중합체 스트랜드의 분자량은 대략 5K 내지 150K인 것인 바인더 용액.
  22. 제19항에 있어서, 상기 제2 중합체 스트랜드의 분자량은 대략 1.5K 내지 160K인 것인 바인더 용액.
  23. 제19항에 있어서, 상기 제1 작용기는 수소 결합 수용체이거나 음으로 하전되고, 상기 제2 작용기는 수소 결합 공여체이거나 양으로 하전되는 것인 바인더 용액.
  24. 제19항에 있어서, 상기 제1 및 제2 작용기는 카르복실레이트기, 히드록실기, 아민, 아미드, 티올 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 바인더 용액.
  25. 제19항에 있어서, 상기 제1 중합체 스트랜드는 제1 열가소성 중합체이고 상기 제2 중합체 스트랜드는 제2 열가소성 중합체이며, 상기 제1 열가소성 중합체는 상기 제2 열가소성 중합체와 상이한 것인 바인더 용액.
  26. 제25항에 있어서, 상기 제1 열가소성 중합체 대 상기 제2 열가소성 중합체의 비율은 대략 5:1인 것인 바인더 용액.
  27. 제19항에 있어서, 상기 제1 중합체 스트랜드 및 상기 제2 중합체 스트랜드는 모두 동일한 열가소성 중합체의 중합체 스트랜드이고, 상기 제1 중합체 스트랜드는 상기 제2 작용기를 더 포함하고 상기 제2 중합체 스트랜드는 상기 제1 작용기를 더 포함하는 것인 바인더 용액.
  28. 제19항에 있어서, 상기 바인더 용액의 점도는 대략 2 센티푸아즈(cP) 내지 200 cP인 것인 바인더 용액.
KR1020207006920A 2017-08-18 2018-07-06 바인더 분사 적층 가공에 사용되는 열가소성 바인더 KR20200031172A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/680,733 US20190054527A1 (en) 2017-08-18 2017-08-18 Thermoplastic binders for use in binder jetting additive manufacturing
US15/680,733 2017-08-18
PCT/US2018/040983 WO2019036126A1 (en) 2017-08-18 2018-07-06 THERMOPLASTIC BINDERS FOR USE IN ADDITIVE MANUFACTURING BY BINDING PROJECTION

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200031172A true KR20200031172A (ko) 2020-03-23

Family

ID=65360124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207006920A KR20200031172A (ko) 2017-08-18 2018-07-06 바인더 분사 적층 가공에 사용되는 열가소성 바인더

Country Status (8)

Country Link
US (2) US20190054527A1 (ko)
EP (1) EP3681699A4 (ko)
JP (2) JP6997294B2 (ko)
KR (1) KR20200031172A (ko)
CN (2) CN110997284B (ko)
AU (1) AU2018317313B2 (ko)
CA (1) CA3073225C (ko)
WO (1) WO2019036126A1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102297422B1 (ko) * 2020-12-18 2021-09-03 한국생산기술연구원 3d 프린팅용 슬러리를 이용한 3d 프린팅 방법
KR20230034021A (ko) * 2021-09-02 2023-03-09 경상국립대학교산학협력단 고온 인장특성이 우수한 Inconel 718 합금 적층 조형물 제조방법 및 이를 이용한 Inconel 718 합금 적층 조형물
WO2023101424A1 (ko) * 2021-11-30 2023-06-08 한국생산기술연구원 선택적 화학 경화 방식 세라믹 3차원 인쇄

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020081666A1 (en) * 2018-10-16 2020-04-23 Desktop Metal, Inc. Compositions comprising a binder and a powder, and associated methods
US20220088855A1 (en) * 2019-03-25 2022-03-24 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Binders and methods of binder jetting including branched polymer binders and articles made therefrom
US11945943B2 (en) 2019-08-23 2024-04-02 Desktop Metal, Inc. Binder composition for additive manufacturing
USD919679S1 (en) 2019-10-10 2021-05-18 Desktop Metal, Inc. Three-dimensional printer
USD922456S1 (en) 2019-10-10 2021-06-15 Desktop Metal, Inc. Three-dimensional printer
US20210138550A1 (en) * 2019-10-21 2021-05-13 Desktop Metal, Inc. Binder compositions for additive manufacturing comprising low molecular weight polymers including acrylic acid repeat units
US20230040883A1 (en) 2019-12-20 2023-02-09 Sandvik Machining Solutions Ab Use of a thermoset binder for 3d printing of cemented carbide or cermet bodies
CN111468714B (zh) * 2020-05-14 2022-05-24 苏州大学 金属微点阵结构材料及其制备方法
EP3915787A1 (en) 2020-05-26 2021-12-01 General Electric Company Fluorescent binders for use in monitoring additive manufacturing processes
EP3915703A1 (en) * 2020-05-26 2021-12-01 General Electric Company Binder solutions comprising a fugitive metal precursor for use in additive manufacturing
EP3915786B1 (en) * 2020-05-26 2024-04-24 General Electric Company Water-based binder solutions for use in additive manufacturing processes
EP3915698A1 (en) * 2020-05-26 2021-12-01 General Electric Company Binder solutions comprising nanoparticles for use in additive manufacturing
EP3915697B1 (en) * 2020-05-26 2023-12-13 General Electric Company Water-based binders and methods of use in additive manufacture of parts
CN114406262B (zh) * 2020-10-28 2024-02-13 汉达精密电子(昆山)有限公司 粉末射出成型方法及其成型体
JP7205705B2 (ja) * 2021-03-05 2023-01-17 株式会社リコー 造形液及び造形物の製造方法
CN113426995B (zh) * 2021-06-07 2023-07-04 西湖大学 一种可燃烧的3d直写墨水及其制备方法和应用
EP4151337A3 (en) 2021-08-27 2023-05-31 General Electric Company Method of edge printing for use in additive manufacturing processes
CN114213118B (zh) * 2021-12-10 2022-08-09 广东金瓷三维技术有限公司 一种用于增材制造技术的成型方法
CN114211004B (zh) * 2021-12-17 2024-01-12 北京工商大学 3d打印不锈钢工件表面的pva基复合膜层及制备方法
CN115464135B (zh) * 2022-09-21 2023-06-23 合肥工业大学 一种具有改性不锈钢粉末与含阳离子型粘结剂的注射成型喂料

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4848353A (en) * 1986-09-05 1989-07-18 Minnesota Mining And Manufacturing Company Electrically-conductive, pressure-sensitive adhesive and biomedical electrodes
US6391453B1 (en) * 1992-08-17 2002-05-21 Weyernaeuser Company Binder treated particles
JP2817562B2 (ja) * 1993-02-26 1998-10-30 日本鋼管株式会社 缶用ラミネート鋼板
US5976457A (en) * 1997-08-19 1999-11-02 Amaya; Herman E. Method for fabrication of molds and mold components
WO1999015293A1 (en) * 1997-09-26 1999-04-01 Massachusetts Institute Of Technology Metal and ceramic containing parts produced from powder using binders derived from salt
WO2001034371A2 (en) * 1999-11-05 2001-05-17 Z Corporation Material systems and methods of three-dimensional printing
US6949284B2 (en) * 2001-01-15 2005-09-27 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Coating composition, it's coating layer, antireflection coating, antireflection film, image display and intermediate product
JP4923345B2 (ja) * 2001-07-13 2012-04-25 大日本印刷株式会社 コーティング組成物、その塗膜、反射防止膜、及び、反射防止フィルム
TW557237B (en) * 2001-09-14 2003-10-11 Sekisui Chemical Co Ltd Coated conductive particle, coated conductive particle manufacturing method, anisotropic conductive material, and conductive connection structure
EP1522557B1 (en) * 2003-10-07 2006-05-03 Fuji Photo Film Co., Ltd. Polymerizable composition and image recording material containing the same
JP4229817B2 (ja) * 2003-11-27 2009-02-25 電気化学工業株式会社 電子部材固定用シート
JP4401262B2 (ja) * 2004-02-02 2010-01-20 富士フイルム株式会社 平版印刷版原版
FR2912555B1 (fr) * 2007-02-09 2011-02-25 Commissariat Energie Atomique Liant pour electrode de systeme electrochimique, electrode comprenant ce liant, et systeme electrochimique comprenant cette electrode.
US8568649B1 (en) * 2007-03-20 2013-10-29 Bowling Green State University Three-dimensional printer, ceramic article and method of manufacture
US10040216B2 (en) 2007-04-04 2018-08-07 The Exone Company Powder particle layerwise three-dimensional printing process
US8093340B2 (en) * 2008-07-24 2012-01-10 GM Global Technology Operations LLC High strength reversible noncovalent adhesion methods for a solid polymer-polymer interface
EP2501759B1 (en) * 2009-11-19 2013-07-17 3M Innovative Properties Company Pressure sensitive adhesive comprising blend of synthetic rubber and functionalized synthetic rubber bonded to an acrylic polymer
WO2011062852A1 (en) * 2009-11-19 2011-05-26 3M Innovative Properties Company Pressure sensitive adhesive comprising functionalized polyisobutylene hydrogen bonded to acylic polymer
JP5965790B2 (ja) * 2012-09-04 2016-08-10 チェイル インダストリーズ インコーポレイテッド 樹脂膜及び樹脂膜の製造方法
CN103059311B (zh) * 2012-12-21 2014-11-19 上海交通大学 基于分子胶的aba型两亲性三嵌段共聚物及其用途
CN105408091B (zh) * 2013-03-14 2018-12-18 斯特拉塔西斯公司 陶瓷支撑结构
JP5862739B1 (ja) * 2013-09-30 2016-02-16 株式会社リコー 立体造形用粉末材料、硬化液、及び立体造形用キット、並びに、立体造形物の製造方法及び製造装置
US11602892B2 (en) * 2013-12-23 2023-03-14 3D Systems, Inc. Three dimensional printing materials, systems, and methods
WO2015098714A1 (ja) * 2013-12-27 2015-07-02 日本ゼオン株式会社 光学積層体および面光源装置
EP3325191B1 (en) * 2015-07-24 2020-09-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Stabilizing liquid functional material for three-dimensional (3d) printing
KR20180042303A (ko) * 2015-08-14 2018-04-25 스트라타시스 엘티디. 지지체 재료 조성물 및 이를 이용한 적층 제조 방법
CN105562696A (zh) * 2016-01-11 2016-05-11 江西理工大学 一种金属3d打印方法
CN113146464A (zh) * 2016-01-19 2021-07-23 应用材料公司 多孔化学机械抛光垫
KR101903473B1 (ko) * 2016-02-02 2018-11-14 옴니시스템 주식회사 금속 플라스틱 카드의 제조방법
US10688558B2 (en) * 2018-06-06 2020-06-23 General Electric Company Setter assembly for additive manufacturing

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102297422B1 (ko) * 2020-12-18 2021-09-03 한국생산기술연구원 3d 프린팅용 슬러리를 이용한 3d 프린팅 방법
KR20230034021A (ko) * 2021-09-02 2023-03-09 경상국립대학교산학협력단 고온 인장특성이 우수한 Inconel 718 합금 적층 조형물 제조방법 및 이를 이용한 Inconel 718 합금 적층 조형물
WO2023101424A1 (ko) * 2021-11-30 2023-06-08 한국생산기술연구원 선택적 화학 경화 방식 세라믹 3차원 인쇄

Also Published As

Publication number Publication date
AU2018317313B2 (en) 2021-04-01
CN110997284B (zh) 2022-04-05
CN110997284A (zh) 2020-04-10
AU2018317313A1 (en) 2020-02-27
WO2019036126A1 (en) 2019-02-21
JP6997294B2 (ja) 2022-01-17
JP7318982B2 (ja) 2023-08-01
JP2022046573A (ja) 2022-03-23
CA3073225A1 (en) 2019-02-21
EP3681699A4 (en) 2021-08-18
CN114700498A (zh) 2022-07-05
US20220305556A1 (en) 2022-09-29
CA3073225C (en) 2022-12-13
JP2020531313A (ja) 2020-11-05
US20190054527A1 (en) 2019-02-21
EP3681699A1 (en) 2020-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20200031172A (ko) 바인더 분사 적층 가공에 사용되는 열가소성 바인더
US20180071820A1 (en) Reversible binders for use in binder jetting additive manufacturing techniques
JP2019522730A5 (ja) 付加製造に使用するための焼結可能な金属ペースト
US10005127B2 (en) Powder improvement for additive manufacturing
KR101612341B1 (ko) 나노 입자 및 바인더를 함유한 잉크 조성물 및 이를 이용한 3차원 물품의 제조방법
CN110997186A (zh) 增材制造组件和方法
JP2021188128A (ja) 付加製造法に使用するための散逸性金属前駆体を含むバインダ溶液
JP4779997B2 (ja) 焼結体の製造方法
US20230250272A1 (en) Water-based binder solutions for use in additive manufacturing processes
JP6988768B2 (ja) 金属複合体の製造方法及び金属複合体
CN113717667B (zh) 用于增材制造的包含纳米颗粒的粘合剂溶液
JP2022000534A (ja) 水系バインダ及び部品の付加製造のための使用方法
US20230166328A1 (en) Additive manufacturing components and methods
US20240034902A1 (en) Water-based binder solutions for use in additive manufacturing processes
JP2004002936A (ja) 焼結製品用原材料およびこの原材料を用いて製造する焼結製品における射出成形体の脱脂方法
JP2002146409A (ja) 焼結体の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application