專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種三維工件的制造方法與設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種制造塑料材料工件、陶瓷與塑料復(fù)合材料工件、金屬與塑料復(fù)合材料工件及其他復(fù)合材料工件的方法與設(shè)備，特別涉及以有機(jī)黏結(jié)劑運(yùn)用于層狀加工的方式，制作出三維塑料材料工件及三維陶瓷與塑料復(fù)合材料工件以及三維金屬與塑料復(fù)合材料工件及其他三維復(fù)合材料工件的一種制造方法與設(shè)備。
背景技術(shù)：
：快速原型制造方法可以制造三維工件，常見(jiàn)到的方法有立體印刷術(shù)(Stereolithogr即hy)、選擇性雷身寸燒結(jié)法(SelectiveLaserSintering)、熔融擠制成型法(FusedD印ositionModeling)、熱噴射法(Thermo-Jet)、噴蠟建模法(ModelMaker)等，均可以用來(lái)制造塑料工件。前兩種方法為光照法，后三種方法為噴嘴法。光照法為利用紫外光照射液體感光樹(shù)脂將之固化成形，或利用紅外線將熱塑性塑料粉熔結(jié)連結(jié)成形。噴嘴法為利用噴嘴將液態(tài)塑料擠出或噴出，然后經(jīng)過(guò)降溫固化成形。新近的OB噴射法(OBJET)卻是利用噴嘴與光照復(fù)合法，其為利用噴嘴將液體感光樹(shù)脂噴出再經(jīng)由紫外光照射使其樹(shù)脂固化。光照法使用雷射光來(lái)造型與噴嘴法比較，具備制造較精細(xì)工件的潛力。屬于光照法的立體印刷術(shù)(Stereolithography)以及選擇性雷射燒結(jié)法(SelectiveLaserSintering)各有其優(yōu)缺點(diǎn)。立體印刷術(shù)(Stereolithogmphy)使用感光高分子液態(tài)材料，可以鋪設(shè)相當(dāng)薄(50um)的層厚，但必須設(shè)計(jì)支撐來(lái)支持突出的懸臂結(jié)構(gòu)，且因以紫外光雷射照射樹(shù)脂，可以得到較精確且微細(xì)特征明顯的工件。選擇性雷射燒結(jié)法(SelectiveLaserSintering)利用粉末為材料，無(wú)論是塑料粉末、金屬粉末或陶瓷粉末均可以加工。且選擇性雷射燒結(jié)法(SelectiveLaserSintering)在加工塑料材料時(shí)，若工作室溫度維持在粉末熔點(diǎn)以下20°C，加熱時(shí)升溫不高，粉末翹曲不嚴(yán)重，因粉末可以支持突出的懸臂結(jié)構(gòu)，不需特別設(shè)計(jì)支撐。因沒(méi)有支撐結(jié)構(gòu)，在起出工件時(shí)只要清掉松散的粉末即可。7選擇性雷射燒結(jié)法(SelectiveLaserSintering)的粉末法相對(duì)于立體印刷術(shù)(Stereolithography)的液態(tài)法材料有甚多優(yōu)點(diǎn)，例如種類(lèi)限制較小，可以制造塑料、金屬、陶瓷以及復(fù)合材料工件，并且加工塑料材料時(shí)不必特別建構(gòu)支撐，但卻有嚴(yán)重的缺點(diǎn)，就是其常用的粉末顆粒在50um左右相對(duì)于立體印刷術(shù)(Stereolithography)的液態(tài)高分子材料的約50nm大了IOOO倍，因?yàn)椴荒苁褂眉?xì)微(例如l"m)的粉末，并且屬于干粉制造方法，無(wú)法使用分散劑，，做出的工件也較難以達(dá)到95%致密的程度，并且也因?yàn)椴荒苁褂眉?xì)微(例如lum)的粉末，層厚不能太薄(現(xiàn)有技術(shù)約在75um以上)，做出的工件較不細(xì)致，這兩項(xiàng)缺點(diǎn)限制了選擇性雷射燒結(jié)法的使用范圍。本發(fā)明發(fā)明人創(chuàng)作陶瓷高能量束熔結(jié)法(USPatentNo.6217816，中國(guó)臺(tái)灣專(zhuān)利1228114號(hào))其制造方法為:首先利用無(wú)機(jī)黏劑與陶瓷粉末加水混拌而成漿料，將調(diào)配好的漿料經(jīng)由饋料設(shè)備鋪上一層漿料薄層，干燥成生壞后，利用高能量束立即選擇性地掃描生壞，直接熔結(jié)為陶瓷。如此反復(fù)動(dòng)作完成3D工件，再將未經(jīng)高能量束熔結(jié)的生壞部分崩解后，取出陶瓷工件，此法可稱(chēng)為陶瓷高能量束熔解法?？稍诳焖僭蜋C(jī)上直接做出陶瓷材質(zhì)的工件，不需要做后段燒結(jié)。隨后并創(chuàng)作高能量束燒結(jié)法(中國(guó)臺(tái)灣專(zhuān)利1272261號(hào))，以液態(tài)燒結(jié)原理制作3D陶瓷材質(zhì)工件以及3D陶金材質(zhì)工件；系將陶瓷粉末與無(wú)機(jī)黏劑、稀釋劑混合，攪拌成漿料，鋪成厚度極薄的漿料薄層，經(jīng)加熱干燥，漿料中的陶瓷顆粒借著無(wú)機(jī)黏劑的膠合作用互相連結(jié)產(chǎn)生強(qiáng)度成為生坯。此生坯以高能量束快速掃描在具最高熔點(diǎn)的陶瓷粉末熔點(diǎn)以下的溫度將無(wú)機(jī)黏劑熔解產(chǎn)生連結(jié)效應(yīng)，除可以制出極薄的燒結(jié)薄層外也可以做出比溶結(jié)法較為細(xì)致的表面。此兩專(zhuān)利使用無(wú)機(jī)黏結(jié)劑可以制作陶瓷與陶金工件，但不能像選擇性雷射燒結(jié)法可較廣泛的適用于塑料、金屬、陶瓷與復(fù)合工件的制造。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種三維工件的制造方法與設(shè)備。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是提供一種三維工件的制造方法，包括下述步驟(1)將粉末與有機(jī)黏劑、溶劑混合，制成漿料;(2)將上述漿料在一限定區(qū)內(nèi)鋪成漿料薄層，并令此薄層因溶劑揮發(fā)而硬化；(3)以能量束依特定的路徑掃描上述已硬化的薄層，使上述薄層上被掃描過(guò)的區(qū)域升溫而燒結(jié)成工件薄層，而此工件薄層具三維工件的剖面形狀；(4)重復(fù)步驟(2)，(3)至預(yù)定次數(shù)，而制出預(yù)定數(shù)量的堆棧層，且這些堆桟層在受到步驟(3)能量束掃描時(shí)互相鏈接，形成三維工件的形狀；以及(5)將未經(jīng)能量束掃描燒結(jié)的硬化區(qū)塊從已燒結(jié)的三維工件周?chē)コ?，得到三維工件。另一種實(shí)施方案如下，提供一種三維工件的制造方法，包括下述步驟(1)將粉末與有機(jī)黏劑、溶劑混合，制成漿料；(2)將上述漿料在一限定區(qū)內(nèi)鋪成漿料薄層，并令此薄層因溶劑揮發(fā)而硬化；(3)以能量束依特定的路徑掃描上述己硬化的薄層，使上述薄層上被掃描過(guò)的區(qū)域升溫而燒結(jié)成變質(zhì)薄層，此變質(zhì)薄層包含工件部份及支撐部份，工件部份具三維工件的剖面形狀；(4)重復(fù)步驟(2)，(3)至預(yù)定次數(shù)，而制出預(yù)定數(shù)量的堆棧層，且這些堆棧層在受到步驟(3)能量束掃描時(shí)互相鏈接，形成三維工件的形狀和支撐的形狀；以及(5)將未經(jīng)能量束掃描燒結(jié)的硬化區(qū)塊以及支撐結(jié)構(gòu)從已燒結(jié)的三維工件周?chē)コ?，得到三維工件。本發(fā)明還提供一種利用含有機(jī)黏結(jié)劑、粉末、溶劑的漿料來(lái)制造內(nèi)含三維工件的生坯塊的設(shè)備，包括一制造生坯薄層設(shè)備，包括一鋪薄層裝置與一工作臺(tái)；所述鋪薄層裝置與工作臺(tái)做一定距離的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，將所述漿料在工作臺(tái)上鋪成漿料薄層，并可令所述薄層因連結(jié)粉末的有機(jī)黏結(jié)劑經(jīng)干燥而硬化成為生坯薄層；工作臺(tái)支持所述薄層；還包括一能量束燒結(jié)設(shè)備，包括一能量束產(chǎn)生裝置，與一能量束掃描裝置；其中該能量束掃描儀弓I導(dǎo)能量束在前述生坯薄層上沿特定路徑運(yùn)動(dòng)，而使上述生坯薄層被能量束掃描過(guò)的區(qū)域升溫而燒結(jié)成工件薄層。本發(fā)明制作三維工件的第一步驟為將粉末(塑料粉末、陶瓷粉末、金屬粉末或復(fù)合粉末)與溶劑(水或有機(jī)溶劑)以及有機(jī)黏結(jié)劑混合，調(diào)成漿料。漿料的特征為其做出的生坯能利用崩解劑使之崩解，而生坯受步驟(3)的能量束照射、燒結(jié)后不崩解于崩解劑中。此漿料可以鋪成薄層。當(dāng)此薄層槳料利用適當(dāng)方式干燥后,漿料中的顆粒借著有機(jī)黏劑的膠合作用互相連結(jié)，產(chǎn)生強(qiáng)度成為固態(tài)的生坯薄層。該生坯薄層經(jīng)由一能量束選擇性地掃描，掃過(guò)的部份可變質(zhì)形成極薄的不崩解于崩解劑的工件薄層。在工件薄層的下方仍為未變質(zhì)的生坯薄層。生坯形成固體支撐，足以防止工件薄層因能量束掃描導(dǎo)致的熱變形。如此反復(fù)動(dòng)作完成3D工件，再將工件置于崩解劑中令未經(jīng)能量束掃描的生坯部分崩解則得到所要的三維工件。若發(fā)生未經(jīng)能量束掃描的生坯部分形成的固體支撐不足以防止能量束掃描導(dǎo)致的熱變形時(shí)，上方的工件薄層與下方的生坯薄層可能分離，而產(chǎn)生翹屈的現(xiàn)象，則應(yīng)于生坯部分特別增建結(jié)構(gòu)支撐來(lái)與工件薄層連結(jié)，以防止工件薄層翹屈。本發(fā)明的制造方法包含四個(gè)步驟(1).備制漿料；(2).制造生坯薄層；(3).能量束燒結(jié)生坯薄層成工件或工件加結(jié)構(gòu)支撐；(4).去除未燒結(jié)的生坯或生坯加結(jié)構(gòu)支撐。在此先探討本發(fā)明制造方法中各道步驟相關(guān)的方法及設(shè)備。第一步驟備制原料本步驟將粉末la與溶劑lb以及有機(jī)黏劑lc混合，調(diào)成漿料2。粉末la指塑料粉末、陶瓷粉末、金屬粉末或包含兩種以上材料的復(fù)合粉末(包括陶瓷/金屬?gòu)?fù)合粉末，塑料/陶瓷復(fù)合粉末，塑料/金屬?gòu)?fù)合粉末等)。溶劑lb為水或有機(jī)溶劑如methylethylketone(MEK)、toluence等，其功能為將有機(jī)黏劑lc溶解使其能均勻的與粉末la混合，并可調(diào)整漿料2的黏度。有機(jī)黏劑lc為聚乙烯醇(Polyvinylalcohol,PVA)、淀粉、纖維素(Cellulose)等水溶性有機(jī)黏劑或是聚乙烯縮丁醛(Polyvinylbutyml，PVB)等非水溶性的有機(jī)黏劑。其性質(zhì)為能溶解于溶劑lb中，與粉末混合后經(jīng)干燥可將粉末連結(jié)成為生坯，但此生坯能浸于崩解劑14中而崩解，此生坯并在能量束10掃描燒結(jié)時(shí)能變質(zhì)成為不溶于崩解劑14的工件，未經(jīng)雷射掃描過(guò)的生坯部分可用來(lái)支撐工件；如此，在第四步驟時(shí)可以利用崩解劑14將支撐工件的生坯去除。聚乙烯醇(PVA)溶于水，與陶瓷粉末混合后經(jīng)干燥可將陶瓷粉末連結(jié)成為生坯，此生坯能浸于水中而崩解，但此生坯在加熱熔解后會(huì)提高其防水性，所以聚乙烯醇適合做本發(fā)明的有機(jī)黏劑lc，可以用來(lái)連結(jié)塑料粉末、金屬粉末或陶瓷粉末等依本發(fā)明的制造方法作出三維工件。但纖維素等其他水溶性的黏結(jié)劑等在加熱熔解后防水性提高不多，所以雖然纖維素與陶瓷粉末混合后經(jīng)干燥可將陶瓷粉末連結(jié)成為生坯，此生坯也能浸于水中而崩解，但此生坯在加熱熔解后防水性變化不大，浸于水中也會(huì)崩解。所以光以纖維素連結(jié)金屬粉末或陶瓷粉末等作出的工件無(wú)適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ蛊渑c生坯分離而成形。但是聚乙烯醇連結(jié)壓克力披覆金屬粉末或壓克力披覆陶瓷粉末做出的工件浸于水中可與生坯分離而成形。壓克力(PMMA)不溶于水，涂料用的壓克力乳膠內(nèi)含分散于水的壓克力微粒。壓克力乳膠可以在常溫成膜，形成的壓克力膜具備防水的性質(zhì)，若利用壓克力(P麗A)披覆于陶瓷粉末或金屬粉末表面，就可形成一層不溶于水的薄膜。聚乙烯醇連結(jié)壓克力披覆金屬粉末或壓克力披覆陶瓷粉末做出的生坯，若置至于水中可以使生坯崩解；但當(dāng)此生坯被能量束10照到時(shí)，粉末表面的壓克力(P畫(huà)A)膜與鄰近的聚乙烯醇均熔解、混合，形成不溶于水的復(fù)合材料，所以以此法所做出的工件不溶于水，以水去除生坯支撐相當(dāng)容易。以上所述的三種材料(粉末la與溶劑lb以及有機(jī)黏劑lc)以適當(dāng)比例混合，置于攪拌裝置3或習(xí)用的球磨機(jī)中均勻攪拌，即可得到合用的漿料2。為使粉末能懸浮、提高漿料的均勻性、增加粉末的含量、減少黏度、減少氣泡，在漿料中可以加其他添加劑ld，如分散劑(聚丙烯酸銨)、消泡劑、吸光劑等，并且實(shí)施兩段式處理，先加入分散劑將粉末分散后再加入黏結(jié)劑lc。第二步驟制造生坯薄層制造生坯薄層乃將備制好的漿料2鋪成極薄的一層漿料薄層7，使之干燥硬化，此硬化的薄層叫生坯薄層9。為達(dá)此目的，首先，必須利用一制造生坯薄層設(shè)備16來(lái)制作生坯薄層9。制造生坯薄層設(shè)備16包括一鋪薄層裝置4與一工作臺(tái)6。漿料2中的溶劑lb有的可以在常溫下?lián)]發(fā)，有的必需增添一加熱器8，以將漿料薄層7快速加熱使之硬化。漿料2若可靠重力流動(dòng)，則可以簡(jiǎn)單容器為鋪薄層裝置4，槳料2從鋪薄層裝置4出口流出，該鋪薄層裝置4與工作臺(tái)6做一定距離的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，流出的漿料2經(jīng)一簡(jiǎn)單的刮刀20刮動(dòng)即可以在生坯塊5上鋪成漿料薄層7。但因多數(shù)漿料2黏度高，不易流動(dòng)，故可利用一加壓設(shè)備，例如螺旋機(jī)構(gòu)18，提供輸送壓力，漿料2經(jīng)一配料器19長(zhǎng)方形出口端上多數(shù)小洞擠出；因配料器19出口端邊的長(zhǎng)度約等于漿料薄層7的寬邊，所以擠出的漿料2形成一長(zhǎng)線條；配料器19出口之后附一刮刀20,調(diào)整刮刀20與生坯塊5之間的間隙，令刮刀20做漿料薄層7的長(zhǎng)邊方向的運(yùn)動(dòng)，刮動(dòng)長(zhǎng)線條漿料，形成漿料薄層7的形狀。再者，也可在加壓設(shè)備之后連結(jié)一出口為圓形的軟管，擠出的漿料2為點(diǎn)狀，令圓形的軟管做漿料薄層7寬邊方向的線性運(yùn)動(dòng)，則擠出的漿料將形成一長(zhǎng)線條，令其長(zhǎng)度等于漿料薄層7的寬邊，再利用一刮刀20刮動(dòng)長(zhǎng)線條漿料做漿料薄層7的長(zhǎng)邊方向的運(yùn)動(dòng)，也可形成漿料薄層7的形狀。利用上述制造生坯薄層設(shè)備16形成漿料薄層7的形狀時(shí)，衆(zhòng)料必須均勻的涂布在生坯塊5上并加壓力以使?jié){料薄層7與下層生坯連結(jié)以及控制生坯的密度。鋪薄層裝置4具備此功能，其包括將槳料2定量輸送到生坯塊5頂面的饋料裝置，與可以施加一定壓力在漿料薄層7上的制膜工具。可將漿料在一限定區(qū)內(nèi)鋪成薄層的方法為滾動(dòng)碾壓法、滑動(dòng)刮壓法及刮刀成形法，他們使用的制膜工具可為滾輪、劈形板、刮刀。滾輪為滾動(dòng)碾壓法的制膜工具；滾動(dòng)碾壓法乃施壓力于滾輪，碾壓過(guò)漿料。漿料受壓后由受壓點(diǎn)流向壓力低處，有減少厚度及壓實(shí)的效果。劈形板為滑動(dòng)刮壓法的制膜工具；滑動(dòng)刮壓法乃施壓力于一劈形板，同時(shí)推動(dòng)此劈形板向前，因劈形板與漿料表面呈一小角度的夾角，劈形板前述動(dòng)作有壓實(shí)、滑磨及刮平膏狀配料的三重效果。刮刀為刮刀成形法的制膜工具；利用刮刀成形法鋪料，雖然，只利用刮刀20，沒(méi)有使用特殊的加壓工具，但若配合使用夠細(xì)的粉末就會(huì)有壓縮粉末的效果，因漿料2在干燥時(shí)會(huì)產(chǎn)生毛細(xì)管壓力，使粉末互相接近，增加密度，例如粉末顆粒大小為0.35um及0.68um時(shí)產(chǎn)生的最大應(yīng)力分別約為2MPa及1.1MPa。制造生坯薄層設(shè)備16的工作臺(tái)6，可以包括一工件座21及升降臺(tái)22，工件座21承載生坯塊5及工件12，升降臺(tái)22承載工件座21做垂直運(yùn)動(dòng)。在以刮刀20涂布漿料2時(shí)必須使用推力，可能使下層的工件薄層11移動(dòng)，導(dǎo)致上、下層工件剖面不能對(duì)正，制出的工件尺寸不正確。若漿料薄層7中的溶劑lb揮發(fā)，有機(jī)黏結(jié)劑lc連結(jié)粉末la形成具相當(dāng)強(qiáng)度的生坯，可以承受涂布上層漿料2時(shí)的推力，則下層的工件薄層ll不會(huì)移動(dòng)，則此問(wèn)題可以解決。制造方法在漿料薄層7以能量束10依特定的路徑掃描之前事先被加熱，而可以快速干燥硬化，加快工作速率。加熱的方法可由生坯塊5上方加熱也可由生坯塊5下方加熱；由生坯塊5上方以輻射熱傳直接將能量加到漿料薄層7，能迅速的使?jié){料薄層7硬化，可用、微波、紅外線等方式加熱；實(shí)驗(yàn)顯示使用遠(yuǎn)紅外線(波長(zhǎng)6um以上)效果佳；由生坯塊5上方以對(duì)流熱傳借熱空氣將能量加到漿料薄層7上，也能迅速的使?jié){料薄層7硬化。由工件座21下方利用電熱絲以傳導(dǎo)熱傳直接加熱生坯塊5，在厚度不高的生坯塊5效果良好，且因整個(gè)生坯塊5儲(chǔ)存熱量，干燥極為快速。這些加熱方法可以利用紅外線加熱器、微波產(chǎn)生裝置、熱風(fēng)扇、電熱絲等加熱器來(lái)實(shí)現(xiàn)。第三步驟能量束掃描生坯，燒結(jié)形成工件薄層能量束燒結(jié)設(shè)備包括一能量束產(chǎn)生裝置，與一能量束掃描儀。從能量束產(chǎn)生裝置射出的能量束IO，照射生坯薄層9時(shí)，能量束10與生坯材料在表面產(chǎn)生交互作用而生熱，熱量經(jīng)由表面向里面?zhèn)鲗?dǎo)，可使一定深度與寬度的生坯變質(zhì)。藉調(diào)節(jié)制造方法參數(shù)，控制材料變質(zhì)的深度與寬度，可使掃描過(guò)的區(qū)域互相鏈接。能量束掃描儀引導(dǎo)能量束10在生坯薄層9上沿特定路徑運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)與點(diǎn)互相重迭而成線，線與線互相重迭而成面，面與面互相重迭而成三維的工件12。能量束10照射生坯薄層9時(shí)，通常會(huì)導(dǎo)致表面與里面的溫度差異，產(chǎn)生不同的收縮量。在冷卻時(shí)，外表面冷卻速度比內(nèi)層快，容易產(chǎn)生翹屈的現(xiàn)象。本發(fā)明因粉末之間有黏結(jié)劑，若燒結(jié)溫度不將工件薄層11中的有機(jī)黏結(jié)劑燒失，通常下方的生坯塊5與上方的工件薄層11可以連結(jié)良好，沒(méi)有翹屈的現(xiàn)象，所以不必特別建造結(jié)構(gòu)支撐。但若燒結(jié)溫度較高，例如可將陶瓷粉熔結(jié)，則會(huì)將工件薄層11中的有機(jī)黏結(jié)劑燒失，則上方的工件薄層11會(huì)與下方的生坯塊5分離，產(chǎn)生翹屈的現(xiàn)象，此時(shí)，應(yīng)于生坯部分特別增建結(jié)構(gòu)支撐，此結(jié)構(gòu)支撐的燒結(jié)參數(shù)與工件薄層11相同，也是將陶瓷粉熔結(jié)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，將結(jié)構(gòu)支撐與工件薄層ll連結(jié)可以防止工件薄層11翹屈。生坯若以PVA為有機(jī)黏劑lc黏結(jié)粉末la，雷射束26掃描加熱可熔解PVA，PVA凝固后可以改變成為不溶于水的性質(zhì)，所以雷射束26掃描過(guò)的工件薄層11具備不溶于水的特性,而雷射未掃描的生坯薄層9的有機(jī)黏劑lc還是原來(lái)可溶于水的PVA;如此，雷射束26掃描過(guò)的工件12性質(zhì)上與雷射未掃描的生坯塊5不同，可以利用水當(dāng)崩解劑14使生坯塊5崩解，而雷射束26掃描過(guò)的工件12形狀可以保留。如于陶瓷粉末或金屬粉末表面披覆壓克力(P麗A)，當(dāng)能量束10掃描到粉末表面披覆的P麗A膜時(shí)，PMMA與鄰近的PVA黏結(jié)劑同時(shí)熔解，混合物于冷卻后固化形成不溶于水的PMMA/PVA復(fù)合材料，因PMMA原本就不溶于水，所以此復(fù)合材料就具備較佳的耐水性，可以做出較強(qiáng)的工件薄層ll。工業(yè)上常見(jiàn)的C02激光束與Nd:YAG激光束均為本發(fā)明的能量束10。不同粉末la對(duì)C02雷射束與Nd:YAG雷射束的吸收率不同，有機(jī)黏劑lc對(duì)不同雷射束26的吸收率也不同，本發(fā)明主要利用有機(jī)黏劑lc熔解來(lái)黏結(jié)粉末la，若有機(jī)黏劑lc與粉末la對(duì)特種雷射的吸收率不高，也可增添吸光劑，以達(dá)到升高溫度熔解有機(jī)黏劑lc的效果，例如，壓克力與陶瓷粉對(duì)Nd:YAG雷射束的吸收率均不高，所以壓克力披覆陶瓷粉的吸光效果不佳，可以添加碳黑進(jìn)漿料2中，由碳黑吸光變熱傳給壓克力升溫熔解來(lái)連結(jié)陶瓷粉末。面光罩式投影裝置，利用可見(jiàn)光光源經(jīng)過(guò)面光罩篩選后將工件剖面影像經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)成像于生坯面上，面光罩可為穿透式，例如一般的投影膠片或液晶光罩，也可為反射式，如美國(guó)德州儀器的微鏡片光罩，反射式的可以承受較高的能量密度，以面光罩式投影裝置照射生坯加工制作速可以較快。能量束掃描裝置也可包括光束運(yùn)動(dòng)裝置及光束聚焦裝置。能量束10與生坯塊5的X-Y方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以是生坯塊5運(yùn)動(dòng)，能量束10靜止，也可以是能量束10運(yùn)動(dòng)，生坯塊5靜止。能量束10的X-Y方向運(yùn)動(dòng)可利用振鏡掃描機(jī)(Galvometer)或X-Y工作臺(tái)29(X-Ytable)，來(lái)達(dá)成，此二種技術(shù)已很成熟。能量束聚焦鏡36可以為透鏡或面鏡能量束10與生坯塊5的垂直方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以是生坯塊5運(yùn)動(dòng)，能量束10靜止，也可以是能量束10運(yùn)動(dòng)，生坯塊5靜止。利用習(xí)用的CAD\CAM軟件包可以自動(dòng)創(chuàng)出向量式的掃描路徑，首先，利用三次元繪圖軟件將工件的立體圖繪出，再將之切成很多平行的剖面，再制作每一剖面的NC程序，將困難的三維加工問(wèn)題轉(zhuǎn)變成簡(jiǎn)單的二維加工方式，避開(kāi)了三維加工常遇到的加工死角問(wèn)題。能量束10掃描生坯薄層9的主要的制造方法參數(shù)，以雷射束26為例，為功率及掃描速度。本制造方法所需功率視光熱轉(zhuǎn)換效率而定，以高效率的C02雷射束掃描氧化硅陶瓷生坯在3W以上的功率即有熔解有機(jī)黏劑lc的能力。掃描速度的設(shè)定亦與材料性質(zhì)息息相關(guān)，舉凡熔點(diǎn)高，熔解層厚度大，熱傳導(dǎo)率低的材料需要較低的掃描速度。當(dāng)工件的每一剖面燒結(jié)后，生坯塊5與雷射束26之間的距離即擴(kuò)大，而空出一層厚度的空間，備再次鋪設(shè)一層漿料薄層7。第四步驟去除未燒結(jié)的生坯重復(fù)前述的制造生坯薄層9及能量束10掃描生坯薄層9燒結(jié)形成工件薄層11兩步驟多次，可做出工件12，此工件12埋在硬化的生坯塊5里面，必須將包圍工件的生坯塊5去除，才可以得到工件12。去除未經(jīng)能量束掃描燒結(jié)的硬化區(qū)塊以及支撐結(jié)構(gòu)的方法為浸崩解劑14或以力量破壞，或浸崩解劑14加上力量破壞。以超音波的振動(dòng)力去除生坯及支撐結(jié)構(gòu)是很有效的，尤其當(dāng)工件置于崩解劑14中加上超音波震蕩的效果更佳。形成工件12的區(qū)域如前步驟所述具備不崩解于崩解劑14的性質(zhì)，未燒結(jié)的生坯塊5的區(qū)域卻可崩解于崩解劑14。崩解劑14可為水、有機(jī)溶劑、強(qiáng)酸或強(qiáng)堿。聚乙烯醇可溶于水，所以可利用水當(dāng)崩解劑14。使用聚乙烯醇當(dāng)有機(jī)黏劑lc的生坯塊5浸入水內(nèi)會(huì)因聚乙烯醇溶于水中而崩解。工件12不論是以雷射熔解PVA鏈接粉末，或以雷射熔解PVA以及PMMA披覆粉末表面的P醒A而連結(jié)粉末，置于水中均能保留原先的形狀。將未燒結(jié)生坯塊5連同工件12于燒結(jié)完成后移置于一去生坯容器13中，于此容器中放入水、或以水束沖刷或加上超音波震蕩，均可以達(dá)到去除生坯塊5的目的。另外，也可以利用強(qiáng)堿，例如氫氧化鈉(NaOH)水溶液當(dāng)崩解劑14。利用聚乙烯醇易溶于氫氧化鈉但PMMA不溶于氫氧化鈉的特性，PVA黏結(jié)劑加上PMMA披覆陶瓷粉末的漿料系統(tǒng)做成的生坯可以做成PVA為連結(jié)相，PMMA披覆陶瓷粉末為分散相，置于氫氧化鈉中就崩解。經(jīng)過(guò)雷射掃描的工件部份可以做成PMMA為連結(jié)相，PVA與陶瓷粉末均為分散相，置于氫氧化鈉中不會(huì)崩解。本發(fā)明與其他習(xí)用技術(shù)，例如選擇性雷射燒結(jié)法相互比較時(shí)，具有下列的特征和優(yōu)點(diǎn)-1.本發(fā)明的特征為以膠結(jié)及加熱熔解兩種不同的連結(jié)機(jī)制將材料連結(jié)。先以有機(jī)黏劑連結(jié)一層塑料顆粒、陶瓷顆粒、金屬顆?；驈?fù)合材料顆粒成極薄的，簡(jiǎn)單形狀的薄層生坯，此生坯具備易溶于崩解劑的性質(zhì)，再以能量束掃描薄層生坯，連結(jié)部份生坯成為成品的某一剖面的形狀，能量束掃描形成的燒結(jié)薄層的性質(zhì)與生坯不同，不會(huì)溶于崩解劑中，所以可以將之浸于崩解劑中，使生坯部分崩解而與工件部分分離，去除生坯后在工件上不會(huì)留下任何痕跡。2.本發(fā)明使用漿料，該漿料為粉末與水的混合物，其中粉末的大小可以是mm級(jí)、um級(jí)，或是前述不同級(jí)數(shù)的混合物。故本發(fā)明鋪層時(shí)不會(huì)因粉末顆粒太大而限制了鋪層的厚度的下限，可以鋪出很薄的鋪層，減小了迭層的梯階效應(yīng)。另外，于漿料鋪層后，將其加熱干燥成一硬化的生坯，在此硬化的生坯上鋪設(shè)槳料時(shí)，若層厚愈薄則鋪料板必須使力愈大，生坯也受力愈大，但本發(fā)明使用的有機(jī)黏劑膠結(jié)的生坯于建構(gòu)工件時(shí)自然形成固態(tài)支撐，在制作中該生坯可以抵擋鋪層時(shí)產(chǎn)生的力量，工件及生坯不至于因鋪層受力而移動(dòng)，故本發(fā)明可確實(shí)的鋪設(shè)極薄的切層，據(jù)實(shí)驗(yàn)本發(fā)明鋪層的厚度可做到10um左右，使得本發(fā)明制出工件的垂直軸分辨率可較習(xí)知方法為高。相反的，現(xiàn)有的選擇性雷射燒結(jié)法系使用干粉為材料，若粉末顆粒大時(shí)，例如大于30um，易于流動(dòng)鋪平，但當(dāng)粉末顆粒小時(shí)，例如小于20um，則不易流動(dòng)、刮平。因此法能處理的顆粒不能太小，故鋪料層也不能太薄。3.高能量束掃描時(shí)，在工件形成溫度梯度，在冷卻時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力且會(huì)導(dǎo)致工件向上翹屈變形。本發(fā)明特有的有機(jī)黏劑膠結(jié)的生坯固態(tài)支撐可以防止工件變形，此功能在工件懸臂的構(gòu)造部分特別需要。因工件不會(huì)向上翹屈，在做下一層時(shí)才不會(huì)接觸工件，而可以順利的加工。4.本發(fā)明的漿料系水與粉的混合物，可以添加分散劑使細(xì)小的粉末均勻分散，并且在水或有機(jī)溶劑蒸發(fā)時(shí)產(chǎn)生毛細(xì)管力，當(dāng)粉末顆粒細(xì)小時(shí)此毛細(xì)管力增大可以壓實(shí)粉末，增加生坯的密度，傳統(tǒng)的選擇性雷射燒結(jié)法使用干粉，缺少前述的功能，做出的工件較難致密。5.因使用漿料鋪層可以鋪成厚度極薄的薄層，減少了梯階效應(yīng)，增加工件垂直方向的分辨率，使得工件表面紋理更為細(xì)致；且因使用漿料鋪層可以使用微細(xì)的粉末，能改善表面粗度，據(jù)實(shí)驗(yàn)可以做到Ra二1.5"m的表面粗度。前述兩項(xiàng)特點(diǎn)減少了本發(fā)明所做出的工件的后續(xù)機(jī)械加工的必要性。6.本發(fā)明的粉末可以是塑料粉末、陶瓷粉末、金屬粉末或復(fù)合粉末。因使用有機(jī)黏結(jié)劑，利用本發(fā)明成形后的有機(jī)高分子/陶瓷復(fù)合材料工件、有機(jī)高分子/金屬?gòu)?fù)合材料工件可以利用習(xí)用的燒失有機(jī)高分子材料、高溫致密化燒結(jié)或摻滲低熔點(diǎn)材料等技術(shù)得到高強(qiáng)度的陶瓷工件與金屬工件。綜合本發(fā)明上述特征和優(yōu)點(diǎn)，可見(jiàn)本發(fā)明可以廣泛的適用于塑料、金屬與陶瓷工件的制造，并且消除傳統(tǒng)粉末法，例如選擇性雷射燒結(jié)法，的缺點(diǎn)，而可以使用細(xì)微粉末、層厚可以很薄，所以可以做出表面粗度、紋理細(xì)致度、強(qiáng)度均比傳統(tǒng)粉末法，例如選擇性雷射燒結(jié)法，為佳的成品，減少了后續(xù)機(jī)械加工的必要性。所以，本發(fā)明可供產(chǎn)業(yè)上應(yīng)用，具有新穎性與進(jìn)步性。本發(fā)明的目的在于提供一種三維工件的制造方法與設(shè)備，可以廣泛的適用于塑料、金屬、陶瓷與復(fù)合工件的制造，并且消除選擇性雷射燒結(jié)法的缺點(diǎn)，可以使用細(xì)微粉末、層厚可以很薄，所以可以做出表面粗度、紋理細(xì)致度均比傳統(tǒng)選擇性雷射燒結(jié)法為佳的成品，并且經(jīng)后至密化燒結(jié)處理的金屬、陶瓷工件可以獲得比傳統(tǒng)選擇性雷射燒結(jié)法為佳的強(qiáng)度。圖1A至圖II為本發(fā)明的制作流程示意圖。圖2A顯示根據(jù)本發(fā)明的三維工件快速原型機(jī)的組合圖圖2B為陶瓷快速原型機(jī)的分解圖圖3為三維工件快速原型機(jī)的控制系統(tǒng)架構(gòu)方塊圖。具體實(shí)施例方式以下內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。圖1-圖3中主要組件符號(hào)說(shuō)明la、粉末;lb、溶劑；lc、有機(jī)黏劑；ld、添加劑；2、漿料；3、攪拌裝置；4、鋪薄層裝置；5、生坯塊；6、工作臺(tái)；7、漿料薄層；8、加熱器；9、生坯薄層；10、能量束；11、工件薄層；12、工件；13、去生坯容器；14、崩解劑；15、快速原型機(jī)；16、制造生坯薄層設(shè)備；17、能量束燒結(jié)設(shè)備；18、螺旋機(jī)構(gòu)；19、配料器；20、刮刀；21、工件座；22、升降臺(tái)；23、機(jī)架；24、往復(fù)機(jī)構(gòu)；25、C02雷射機(jī)；26、雷射束；27、反射鏡；28、凸透鏡；29、X-Y工作臺(tái)；30、加熱運(yùn)動(dòng)控制器；31、鋪薄層裝置控制器；32、升降臺(tái)控制器；33、X-Y工作臺(tái)控制器；34、加熱溫度控制器;35、雷射控制器；36、制造方法計(jì)算機(jī)制造方法制造方法實(shí)施例請(qǐng)參閱圖1所示，將披覆PMMA的氧化鋁粉末(粉末la)、水(溶劑lb)、聚丙烯酸胺(添加劑ld)置于攪拌裝置3中以適當(dāng)比例混合、攪拌，先使前述披覆PMMA的氧化鋁粉末分散于水中，再加入適量的PVA(有機(jī)黏劑lc)，充分?jǐn)嚢枵{(diào)成漿料2〔圖1A);將槳料2放入鋪薄層裝置4然后擠出落在生坯塊5上〔圖1B〕，并移動(dòng)鋪薄層裝置4將漿料2鋪設(shè)于生坯塊5的頂面成為漿料薄層7(圖1C〕，然后以加熱器8施加紅外線能量于漿料薄層7上，使之加熱升溫〔圖1D〕，干燥硬化形成生坯薄層9，此生坯薄層9的水溶性高；第一層生坯的厚度可較厚，約lmm，隨后的生坯薄層9覆蓋在前一層之上，厚度應(yīng)盡可能減少，約在30um左右，以便可以做出工件的細(xì)微部份形狀；此后，以能量束10照射于生坯薄層9〔圖1E)，使之吸熱升溫，使表面以下到某一特定深度(例如45um)的氧化鋁表面的PMMA膜與用做黏結(jié)劑lc的聚乙烯醇兩種有機(jī)材料熔解，連結(jié)氧化鋁粉末，形成不溶于水的工件薄層11;雷射束26的行進(jìn)路徑系依欲成形的三維工件的剖面由計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)創(chuàng)造出來(lái)的，控制雷射束26掃描路徑可制出任意形狀的二維薄剖面。由于該雷射束26由上向下垂直掃描平面，使得生坯薄層9表面任何一點(diǎn)均可照射到，任意復(fù)雜的物體均無(wú)加工死角的問(wèn)題；生坯塊5隨工作臺(tái)6下降，下降距離等于每層工件薄層11的厚度(例如30pm)(圖1F〕；一再重復(fù)步驟B至步驟F的過(guò)程即可將三維工件所需的工件薄層11依序堆棧制出〔圖1G)。最后，取出含工件12的生坯塊5置于去生坯容器13內(nèi)〔圖1H〕，該去生坯容器13內(nèi)的水(崩解劑14)使包覆工件12的生坯塊5崩解，即可得到所要制作的三維陶瓷/塑料工件12〔圖ll)。此制造方法做出的陶瓷/塑料復(fù)合工件可經(jīng)后處理，例如先燒失有機(jī)物質(zhì)再經(jīng)1600。C燒結(jié)一小時(shí)，可以得到致密度達(dá)95%以上的氧化鋁陶瓷工件。設(shè)備實(shí)施例本發(fā)明的制造方法包括四個(gè)步驟。第一步驟(備制漿料)可用習(xí)用的攪拌裝置3。第四步驟(去除未燒結(jié)的生坯或生坯加結(jié)構(gòu)支撐)可使用習(xí)用的盛液體(崩解劑14)的容器13，以供去除未經(jīng)雷射掃描燒結(jié)的生坯塊5或使用盛崩解劑14的超音波設(shè)備槽，以供去除生坯塊5與其內(nèi)含的結(jié)構(gòu)支撐。第二步驟(制造生坯薄層)及第三步驟(能量束燒結(jié)生坯薄層成工件或工件加結(jié)構(gòu)支撐)必須重復(fù)執(zhí)行多次，有必要發(fā)展工具及機(jī)構(gòu)，并以計(jì)算機(jī)來(lái)操控所有工作。執(zhí)行此二步驟的設(shè)備就是本發(fā)明的制造三維工件的裝置，稱(chēng)為快速原型機(jī)15，請(qǐng)參閱圖2、圖3。圖2A顯示根據(jù)本發(fā)明的三維工件快速原型機(jī)15的組合圖，此機(jī)器包含制造生坯薄層設(shè)備16，能量束燒結(jié)設(shè)備17二部份。圖2B為快速原型機(jī)15的分解圖，顯示各零組件的形狀及相對(duì)位置。此設(shè)備的各重要組件系依照?qǐng)D1B至圖1F所示的工作方法運(yùn)動(dòng)。制造生坯薄層設(shè)備16主要由鋪薄層裝置4與一工作臺(tái)6及加熱器8組成。鋪薄層裝置4包括饋料裝置、制膜工具。饋料裝置包括一螺旋機(jī)構(gòu)18、配料器19及相關(guān)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，制膜工具為刮刀20。漿料2由螺旋機(jī)構(gòu)18打出，經(jīng)過(guò)配料器19的出口，擠出落在生坯塊5頂面，形成長(zhǎng)條狀。刮刀20裝在配料器19之后,刮刀20底部與生坯塊5頂面之間相隔一縫隙，配料器19下料后與刮刀20—起移動(dòng)，刮刀20將落在生坯塊5頂面上的漿料2刮平。變化刮刀20底部與生坯塊5頂面之間縫隙的高度可以調(diào)整漿料薄層7的厚度。工作臺(tái)6包括工件座21、升降臺(tái)22及相關(guān)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。工件座21置于升降臺(tái)22上，其功能為裝載生坯塊5以及工件12;在每次制造生坯薄層9并且以能量束IO燒結(jié)成工件薄層11后，升降臺(tái)22即向下移動(dòng)一層薄層厚度的距離，以繼續(xù)另一層的工作。紅外線加熱器8安裝在機(jī)架23與工件座21之間，藉一往復(fù)機(jī)構(gòu)24于制造方法需加熱干燥時(shí)伸進(jìn)工件座21的上面，將紅外線能量以輻射熱傳的方式照射于漿料薄層7之上，使之快速干燥硬化。能量束燒結(jié)設(shè)備17包括能量束產(chǎn)生裝置，能量束掃描裝置兩部份。能量束產(chǎn)生裝置為C02雷射機(jī)25產(chǎn)生雷射束26，將電能轉(zhuǎn)換成光能。能量束掃描裝置包括能量束導(dǎo)光裝置、能量束聚焦裝置及能量束運(yùn)動(dòng)裝置。能量束導(dǎo)光裝置為反射鏡27，雷射束經(jīng)一只固定、二只移動(dòng)的反射鏡27改變其方向，而可做二次元平面的掃描。能量束聚焦裝置為一凸透鏡28。能量束運(yùn)動(dòng)裝置為一X-Y工作臺(tái)29，X-Y工作臺(tái)29依數(shù)控程序的指令引導(dǎo)經(jīng)過(guò)聚焦的雷射束26在X-Y平面上沿特定路徑運(yùn)動(dòng)，照射生坯中的粉末使之連結(jié)，形成工件的剖面形狀。圖3為三維工件快速原型機(jī)15的控制系統(tǒng)架構(gòu)方塊圖?？焖僭蜋C(jī)15的動(dòng)作由加熱運(yùn)動(dòng)控制器30、鋪薄層裝置控制器31、升降臺(tái)控制器32、X-Y工作臺(tái)控制器33來(lái)控制;干燥時(shí)所需的能量控制由加熱溫度控制器34來(lái)控制，而燒結(jié)時(shí)必需的雷射光的開(kāi)啟及關(guān)閉、功率大小、脈沖頻率由雷射控制器35來(lái)調(diào)控。這些動(dòng)作的先后順序則由一制造方法計(jì)算機(jī)36來(lái)掌控。制造方法計(jì)算機(jī)36系一個(gè)人計(jì)算機(jī)，將三維繪圖軟件如PRO/E所繪制的三維工件實(shí)體模型以設(shè)定的精度將實(shí)體模型切成多片的二維剖面，轉(zhuǎn)換成NC程序后，開(kāi)始進(jìn)行三維工件制作，先命令鋪薄層裝置4的鋪薄層裝置控制器31出料到生坯塊5頂面上，刮刀20隨后開(kāi)始根據(jù)鋪薄層裝置控制器31的設(shè)定速度運(yùn)動(dòng)，并作用于漿料，形成一漿料薄層7。加熱器8的加熱運(yùn)動(dòng)控制器30于加熱干燥時(shí)接受制造方法計(jì)算機(jī)36的指令命令一往復(fù)機(jī)構(gòu)24將加熱器8伸進(jìn)坯塊5頂面的上面，將紅外線能量照射于漿料薄層7之上，使之快速干燥硬化成為生坯薄層9，紅外線照射的能量系由加熱溫度控制器34調(diào)控；再協(xié)調(diào)雷射控制器35及X-Y工作臺(tái)控制器33依照NC程序代碼的指令以雷射束26掃描生坯薄層9，燒結(jié)形成工件薄層11。掃描完后，通知升降臺(tái)控制器32將升降臺(tái)22下降，再繼續(xù)下一剖面的制作，直到成品完成為止。本發(fā)明包括本發(fā)明的各種變化形式，只要這些變化在所聲明的權(quán)利要求和其等價(jià)思想的范疇內(nèi)。權(quán)利要求1、一種三維工件的制造方法，其特征在于包括下述步驟(1)將粉末與有機(jī)黏劑、溶劑混合，制成漿料；(2)將上述漿料在一限定區(qū)內(nèi)鋪成漿料薄層，并令此薄層因溶劑揮發(fā)而硬化；(3)以能量束依特定的路徑掃描上述已硬化的薄層，使上述薄層上被掃描過(guò)的區(qū)域升溫而燒結(jié)成工件薄層，而此工件薄層具三維工件的剖面形狀；(4)重復(fù)步驟(2)，(3)至預(yù)定次數(shù)，而制出預(yù)定數(shù)量的堆棧層，且這些堆棧層在受到步驟(3)能量束掃描時(shí)互相鏈接，形成三維工件的形狀；以及(5)將未經(jīng)能量束掃描燒結(jié)的硬化區(qū)塊從已燒結(jié)的三維工件周?chē)コ?，得到三維工件。2、一種三維工件的制造方法，其特征在于包括下述步驟(1)將粉末與有機(jī)黏劑、溶劑混合，制成漿料；(2)將上述槳料在一限定區(qū)內(nèi)鋪成漿料薄層，并令此薄層因溶劑揮發(fā)而硬化；(3)以能量束依特定的路徑掃描上述已硬化的薄層，使上述薄層上被掃描過(guò)的區(qū)域升溫而燒結(jié)成變質(zhì)薄層，此變質(zhì)薄層包含工件部份及支撐部份，工件部份具三維工件的剖面形狀；(4)重復(fù)步驟(2)，(3)至預(yù)定次數(shù)，而制出預(yù)定數(shù)量的堆棧層，且這些堆棧層在受到步驟(3)能量束掃描時(shí)互相鏈接，形成三維工件的形狀和支撐的形狀；以及(5)將未經(jīng)能量束掃描燒結(jié)的硬化區(qū)塊以及支撐結(jié)構(gòu)從已燒結(jié)的三維工件周?chē)コ?，得到三維工件。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造方法，其特征在于所述粉末為單一粉末或兩種以上粉末混合的復(fù)合粉末。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造方法，其特征在于所述單一粉末為氧化鋁、氧化硅、氧化鋯、鐵、不銹鋼、銅、鋁、尼龍、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯。5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造方法，其特征在于所述兩種以上粉末混合的復(fù)合粉末為塑料與陶瓷復(fù)合粉末，塑料與金屬?gòu)?fù)合粉末，高熔點(diǎn)塑料與伸熔點(diǎn)塑料復(fù)合粉末，高熔點(diǎn)金屬與低熔點(diǎn)金屬?gòu)?fù)合粉末，高熔點(diǎn)陶瓷與低熔點(diǎn)陶瓷復(fù)合粉末或金屬與陶瓷復(fù)合粉末。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于所述塑料與陶瓷復(fù)合粉末為聚甲基丙烯酸甲酯披覆氧化鋁粉末、改質(zhì)聚乙烯醇披覆氧化鋁粉末。7、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造方法，其特征在于所述溶劑為水或有機(jī)溶劑。8、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造方法，其特征在于所述有機(jī)黏劑包括水溶性有機(jī)黏劑與非水溶性的有機(jī)黏劑。9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造方法，其特征在于所述水溶性有機(jī)黏劑為聚乙烯醇、淀粉、纖維素。10、根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造方法，其特征在于所述非水溶性的有機(jī)黏劑為聚乙烯縮丁醛。11、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造方法，其特征在于所述漿料中還包括分散劑、消泡劑、和/或吸光劑。12、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造方法，其特征在于將所述漿料在一限定區(qū)內(nèi)鋪成薄層的方法為滾動(dòng)碾壓法、滑動(dòng)刮壓法與刮刀成形法。13、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造方法，其特征在于所述漿料薄層在以能量束依特定的路徑掃描之前事先被加熱而快速干燥硬化。14、根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造方法，其特征在于所述加熱方法為由生坯塊上方以輻射熱傳加熱、以對(duì)流熱傳加熱或由生坯塊下方以傳導(dǎo)熱傳加熱。15、根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造方法，其特征在于所述輻射熱傳加熱為以可見(jiàn)光線、紅外線或微波能量來(lái)加熱漿料薄層。16、根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造方法，其特征在于所述對(duì)流熱傳加熱為利用熱空氣為媒介來(lái)加熱漿料薄層。17、根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造方法，其特征在于所述傳導(dǎo)熱傳加熱為在工件板下方裝設(shè)加熱器來(lái)加熱漿料薄層。18、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造方法，其特征在于所述能量束為C02雷射束、Nd:YAG雷射束。19、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造方法，其特征在于所述去除未經(jīng)能量束掃描燒結(jié)的硬化區(qū)塊以及支撐結(jié)構(gòu)的方法為浸崩解劑或以力量破壞，或浸崩解劑加上力量破壞。20、根據(jù)權(quán)利要求19所述的制造方法，其特征在于所述崩解劑為水、有機(jī)溶劑、強(qiáng)酸或強(qiáng)堿。21、根據(jù)權(quán)利要求19所述的制造方法，其特征在于所述力量系超音波震動(dòng)。22、一種利用含有機(jī)黏結(jié)劑、粉末、溶劑的漿料來(lái)制造內(nèi)含三維工件的生坯塊的設(shè)備，其特征在于包括一制造生坯薄層設(shè)備，包括一鋪薄層裝置與一工作臺(tái)；所述鋪薄層裝置與工作臺(tái)做一定距離的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，將所述漿料在工作臺(tái)上鋪成漿料薄層，并可令所述薄層因連結(jié)粉末的有機(jī)黏結(jié)劑經(jīng)干燥而硬化成為生坯薄層；工作臺(tái)支持所述薄層；一能量束燒結(jié)設(shè)備，包括一能量束產(chǎn)生裝置，與一能量束掃描裝置；其中該能量束掃描儀引導(dǎo)能量束在前述生坯薄層上沿特定路徑運(yùn)動(dòng)，而使上述生坯薄層被能量束掃描過(guò)的區(qū)域升溫而燒結(jié)成工件薄層。23、根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其特征在于所述制造生坯薄層設(shè)備還包括一加熱器，以將漿料薄層快速加熱使之硬化。24、根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其特征在于所述鋪薄層裝置包括一漿料加壓設(shè)備，接裝一出口為長(zhǎng)方形的分配器，出口之長(zhǎng)邊約等于漿料薄層之寬邊，擠出之漿料并受一整合于鋪薄層裝置的刮刀作用，做長(zhǎng)邊方向的運(yùn)動(dòng)而形成漿料薄層的形狀。25、根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其特征在于所述鋪薄層裝置包括一漿料加壓設(shè)備，接裝一圓形的管子，擠出的漿料并做漿料薄層的寬邊方向的運(yùn)動(dòng)而形成漿料薄層的寬邊尺寸的長(zhǎng)條狀，再受一整合于鋪薄層裝置的刮刀作用，做長(zhǎng)邊方向的運(yùn)動(dòng)而形成漿料薄層的形狀。26、根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其特征在于所述鋪薄層裝置包括:一饋料裝置，將漿料定量輸送到生坯塊頂面，一制膜工具，將漿料以一定的壓力鋪設(shè)在生坯塊頂面。27、根據(jù)權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其特征在于所述制膜工具為滾輪，其在空間的高度可配合能量束的工作位置而調(diào)整，并可在垂直方向移動(dòng)，在其上附一向下的施力裝置，施力的大小可調(diào)，以便于擴(kuò)展?jié){料時(shí)，可改變壓力的大小。28、根據(jù)權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其特征在于:所述制膜工具為劈形板，其作用于漿料的板面與水平面成一小角度傾斜，其在空間的高度可配合能量束的工作位置而調(diào)整，并可在垂直方向移動(dòng)，在其上付一向下的施力裝置，施力的大小可調(diào)，以便于擴(kuò)展?jié){料時(shí)，可改變壓力的大小。29、根據(jù)權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其特征在于所述制膜工具為刮刀。30、根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其特征在于所述工作臺(tái)包括一工件座及升降臺(tái)，工件座承載生坯及工件，升降臺(tái)承載工件座做垂直運(yùn)動(dòng)。31、根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其特征在于所述加熱器為紅外線加熱器，置于漿料薄層的上方以輻射熱傳加熱。32、根據(jù)權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其特征在于所述加熱器為微波產(chǎn)生裝置，置于漿料薄層的上方以輻射熱傳加熱。33、根據(jù)權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其特征在于所述加熱器為熱風(fēng)扇，置于槳料薄層的上方以對(duì)流熱傳加熱。34、根據(jù)權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其特征在于所述加熱器為電熱絲，置于生坯塊的下方以傳導(dǎo)熱傳加熱。35、根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其特征在于所述能量束掃描裝置為面光罩式投影裝置。36、根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其特征在于所述能量束掃描裝置包括能量束運(yùn)動(dòng)裝置及能量束聚焦裝置。37、根據(jù)權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其特征在于所述能量束運(yùn)動(dòng)裝置為振鏡掃描機(jī)，能量束經(jīng)二只轉(zhuǎn)動(dòng)的反射鏡改變其方向而可做二次元平面的掃描。38、根據(jù)權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其特征在于所述能量束運(yùn)動(dòng)裝置為X-Y工作臺(tái)，能量束經(jīng)二只移動(dòng)的反射鏡改變其方向而可做二次元平面的掃描。39、根據(jù)權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其特征在于所述能量束聚焦裝置為40、根據(jù)權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其特征在于所述能量束聚焦裝置為面鏡。全文摘要本發(fā)明提供一種利用有機(jī)黏劑混合溶劑及粉末制作三維工件的方法及設(shè)備；其工作原理為將前述原料攪拌成漿料，使該漿料鋪設(shè)成一生坯薄層，此生坯薄層會(huì)崩解于崩解劑中；該生坯薄層經(jīng)由一能量束掃描，形成不崩解于崩解劑的工件薄層；如此循環(huán)重復(fù)鋪薄層、能量束掃描兩步驟，可形成三維工件；利用崩解劑將未經(jīng)能量束掃描的生坯從工件分離，則留下所要的三維工件。本發(fā)明廣泛的適用于塑料、金屬、陶瓷與復(fù)合工件的制造，并且消除選擇性雷射燒結(jié)法的缺點(diǎn)，可以使用細(xì)微粉末、層厚可以很薄，所以可以做出表面粗度、紋理細(xì)致度均比傳統(tǒng)選擇性雷射燒結(jié)法為佳的成品，并且經(jīng)后至密化燒結(jié)處理的金屬、陶瓷工件可以獲得比傳統(tǒng)選擇性雷射燒結(jié)法為佳的強(qiáng)度。文檔編號(hào)B22F3/105GK101422963SQ20081016657公開(kāi)日2009年5月6日申請(qǐng)日期2008年10月14日優(yōu)先權(quán)日2008年10月14日發(fā)明者湯華興申請(qǐng)人:歐客思國(guó)際有限公司