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TW201532791A - 使用金屬材料或陶瓷材料的三維列印成型方法 - Google Patents

使用金屬材料或陶瓷材料的三維列印成型方法 Download PDF

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TW201532791A
TW201532791A TW103105571A TW103105571A TW201532791A TW 201532791 A TW201532791 A TW 201532791A TW 103105571 A TW103105571 A TW 103105571A TW 103105571 A TW103105571 A TW 103105571A TW 201532791 A TW201532791 A TW 201532791A
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Abstract

本發明為一種使用金屬或陶瓷材料的三維列印成型方法，包含以下步驟： (S01)提供100重量份的金屬或陶瓷粉末，並加入3-25重量份的黏結劑進行混合，以形成混合材料；(S03)將混合材料進行加熱混練，使混合材料具有流變性質；(S05)將具有流變性質的混合材料進行擠出成型及冷卻，使具有流變性質的混合材料成型為條狀；(S07)以三維列印機將條狀的混合材料進行列印，以形成粗製三維成品；(S09)將粗製三維成品進行脫脂，以去除黏結劑；(S11)將經脫脂處理的粗製三維成品進行燒結；及(S13)形成最終三維成品。藉此，能針對金屬或陶瓷材料進行列印，以形成強度較高的三維成品。

Description

使用金屬材料或陶瓷材料的三維列印成型方法
本發明係有關於一種三維列印成型方法，尤指一種使用金屬材料或陶瓷材料進行列印的三維列印成型方法。
習知的三維列印成型方法係使用丙烯-丁二烯-苯乙烯(Acrylonitrile Butadiene Styrene, ABS)或聚乳酸(Polylactic Acid, PLA)等塑膠材料進行列印，藉由上述的塑膠材料所列印出來的三維成品有機械強度不足或不耐磨耗…等的問題，故僅能用於打樣、開模…等時機。
若使用金屬射出成型方法或陶瓷射出成型方法來製作強度較高的成品，則會有耗時且模具成本高昂的問題。
因此，如何發明出一種三維列印成型方法，使用金屬材料或陶瓷材料進行列印，以形成強度較高的三維成品，將是本發明所欲積極揭露之處。
為解決上述問題，本發明之一目的在於提供一種使用金屬材料或陶瓷材料的三維列印成型方法，使用金屬材料或陶瓷材料進行列印，以形成強度較高的三維成品。
為達上述目的及其他目的，本發明提供一種使用金屬材料或陶瓷材料的三維列印成型方法包含以下七個步驟。
步驟(S01)提供100重量份的金屬粉末或陶瓷粉末，並將3-25重量份的熱塑性高分子材料作為黏結劑混合至該金屬粉末或該陶瓷粉末，以形成一混合材料；步驟(S03)將該混合材料進行加熱混練處理，以使該混合材料具有流變性質；步驟(S05)將具有流變性質的該混合材料進行擠出成型及冷卻處理，以使具有流變性質的該混合材料成型為條狀的該混合材料；步驟(S07)以三維列印機將條狀的該混合材料進行列印處理，以形成一粗製三維成品；步驟(S09)將該粗製三維成品進行脫脂處理，以去除該黏結劑；步驟(S11)將經脫脂處理的該粗製三維成品進行燒結處理；及步驟(S13)形成一最終三維成品。
於上述之三維列印成型方法，於步驟(S09)中，該脫脂處理為熱脫脂或溶劑脫脂。
於上述之三維列印成型方法，於步驟(S09)與步驟(S11)之間，更包含以下步驟：(S10)將經脫脂處理的該粗製三維成品進行精度加工處理。
於上述之三維列印成型方法，於步驟 (S11)之後，更包含以下步驟：(S12)將經燒結處理的該粗製三維成品進行精度加工處理。
於上述之三維列印成型方法，於步驟(S01)中，更將1-10重量份的塑化劑或潤滑劑混合至該金屬粉末或該陶瓷粉末；且於步驟(S09)中，該脫脂處理去除該塑化劑或潤滑劑。
於上述之三維列印成型方法，於步驟(S11)中，該燒結處理的溫度為800℃以上。
於上述之三維列印成型方法，於步驟(S01)中，該黏結劑為7-15重量份。
綜上所述，本發明使用金屬材料或陶瓷材料的三維列印成型方法，藉由上述步驟，能針對金屬材料或陶瓷材料進行列印，以形成強度較高的三維成品。
為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明，說明如後：
請參照第1圖，其係為本發明使用金屬材料或陶瓷材料的三維列印成型方法之第一具體實施例的流程圖，共包含七個步驟。
首先，於步驟S101，提供100重量份的金屬粉末或陶瓷粉末，並將3-25重量份的黏結劑混合至該金屬粉末或該陶瓷粉末，以形成一混合材料，該黏結劑較佳為7-15重量份。舉例來說，當要製作金屬的三維成品時，將100g的金屬粉與10g的黏結劑進行混合，以形成該混合材料。其中，該金屬粉末為鐵、不鏽鋼或合金…等粉末，該陶瓷粉末為氧化鋁、氧化鋯、氧化鐵、磷酸鋰鐵、碳化矽或氮化矽…等粉末，該黏結劑為熱塑性高分子化合物(例如，樹脂、塑膠或蠟…等)，且該黏結劑於常溫下較佳為固態。
接著，於步驟S103，將該混合材料進行加熱混練處理，以使該混合材料具有流變性質，其中，該混合材料中的該金屬粉末與該黏結劑係均勻分佈。
接著，於步驟S105，將具有流變性質的該混合材料進行擠出成型處理及冷卻處理，以使具有流變性質的該混合材料成型為條狀的該混合材料；其中，該條狀的該混合材料為固態。藉此，利於使用者將條狀的該混合材料進行收納與搬移。
接著，於步驟S107，將條狀的該混合材料輸送至一三維列印機中，以進行列印處理，從而形成一粗製三維成品。舉例來說，當使用金屬粉末時，該粗製三維成品為螺絲、螺帽、金屬盒、金屬蓋、傳動齒輪、金屬連桿或軸承…等；當使用陶瓷粉末時，該粗製三維成品為花瓶、瓷碗、杯子、義齒、人工骨骼或關節、耐酸鹼凡而、工程陶瓷導架或導輪、電池芯或耐火材…等。上述的粗製三維成品僅為舉例，並不限於此。
接著，於步驟S109，將該粗製三維成品進行脫脂處理，以去除該黏結劑，從而使該粗製三維成品的成分僅包含金屬或陶瓷。此外，依照黏結劑的成分不同，選擇進行熱脫脂或溶劑脫脂；再者，脫脂溫度約為200-800℃，較佳為400-500℃。
接著，於步驟S111，將經脫脂處理的該粗製三維成品進行燒結處理，若該粗製三維成品中包含金屬粉末，燒結溫度較佳約為800℃以上；若該粗製三維成品中包含陶瓷粉末，則燒結溫度較佳為1200℃以上。
最後，於步驟S113，經燒結處理的該粗製三維成品會形成一最終三維成品。
綜上所述，本發明使用金屬材料或陶瓷材料的三維列印成型方法，藉由上述步驟，能針對金屬材料或陶瓷材料進行列印，以形成強度較高的三維成品，以應用於各個領域。
接著，請參照第2圖，其係為本發明使用金屬材料或陶瓷材料的三維列印成型方法之第二具體實施例的流程圖。該三維列印成型方法之第二具體實施例除了包含第一具體實施例中的七個步驟之外，更包含另外兩個步驟，總共為九個步驟。
於步驟S109與步驟S111之間，更包含步驟S110，將經脫脂處理的該粗製三維成品進行精度加工處理，以將該粗製三維成品的毛邊修除，並整平該粗製三維成品的表面。其中，該精度加工處理可藉由切削、拋光或研磨…等方式來進行。
於步驟S111之後，更包含步驟S112，將經燒結處理的該粗製三維成品進行精度加工處理，以提高其精度。其中，該精度加工處理可藉由切削、拋光或研磨…等方式來進行。
應了解到，步驟S110與步驟S112係依該粗製三維成品的狀況來決定是否實施，因此，步驟S110與步驟S112可被省略。
另外，雖然圖未示，應了解到，於步驟S101，使用者依情況額外將1-10重量份的塑化劑或潤滑劑混合至該金屬粉末或該陶瓷粉末，其中，該塑化劑或該潤滑劑為固態；並且，於步驟S109時，藉由該脫脂處理，來去除該塑化劑或潤滑劑。藉此，來提高該最終三維成品的製作品質。
綜上所述，本發明使用金屬材料或陶瓷材料的三維列印成型方法，藉由上述步驟，能針對金屬材料或陶瓷材料進行列印，以形成強度較高的三維成品。
本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。
S101-113‧‧‧步驟
第1圖係為本發明使用金屬材料或陶瓷材料的三維列印成型方法之第一具體實施例的流程圖。 第2圖係為本發明使用金屬材料或陶瓷材料的三維列印成型方法之第二具體實施例的流程圖。
S101-S113‧‧‧步驟

Claims (9)

  1. 一種使用金屬材料或陶瓷材料的三維列印成型方法，包含以下步驟： (S01)提供100重量份的金屬粉末或陶瓷粉末，並將3-25重量份的黏結劑混合至該金屬粉末或該陶瓷粉末，以形成一混合材料； (S03)將該混合材料進行加熱混練處理，以使該混合材料具有流變性質； (S05)將具有流變性質的該混合材料進行擠出成型及冷卻處理，以使具有流變性質的該混合材料成型為條狀的該混合材料； (S07)以三維列印機將條狀的該混合材料進行列印處理，以形成一粗製三維成品； (S09)將該粗製三維成品進行脫脂處理，以去除該黏結劑； (S11)將經脫脂處理的該粗製三維成品進行燒結處理；及 (S13)形成一最終三維成品。
  2. 如請求項1所述之三維列印成型方法，於步驟(S09)中，該脫脂處理為熱脫脂或溶劑脫脂。
  3. 如請求項2所述之三維列印成型方法，於步驟(S09)與步驟(S11)之間，更包含以下步驟：(S10)將經脫脂處理的該粗製三維成品進行精度加工處理。
  4. 如請求項1所述之三維列印成型方法，於步驟(S09)與步驟(S11)之間，更包含以下步驟：(S10)將經脫脂處理的該粗製三維成品進行精度加工處理。
  5. 如請求項1-4中任一項所述之三維列印成型方法，於步驟 (S11)之後，更包含以下步驟：(S12)將經燒結處理的該粗製三維成品進行精度加工處理。
  6. 如請求項5所述之三維列印成型方法，於步驟(S01)中，更將1-10重量份的塑化劑或潤滑劑混合至該金屬粉末或該陶瓷粉末；且於步驟(S09)中，該脫脂處理去除該塑化劑或潤滑劑。
  7. 如請求項1-4中任一項所述之三維列印成型方法，於步驟(S01)中，更將1-10重量份的塑化劑或潤滑劑混合至該金屬粉末或該陶瓷粉末；且於步驟(S09)中，該脫脂處理去除該塑化劑或潤滑劑。
  8. 如請求項1-4中任一項所述之三維列印成型方法，於步驟(S11)中，該燒結處理的溫度為800℃以上。
  9. 如請求項1-4中任一項所述之三維列印成型方法，於步驟(S01)中，該黏結劑為7-15重量份。
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