JP7318982B2 - バインダジェッティング付加製造での使用のための熱可塑性バインダ - Google Patents
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Description
<付記>
<項1>
部品のバインダ・ジェット・プリンティングの方法であって、
バインダ・ジェット・プリンタの作業面上に粉末層を積層させることと、
連結可能な熱可塑性バインダを含むバインダ溶液を前記粉末層にパターン状に選択的にプリントしてプリント層を作製することであって、前記パターンは、前記部品の層の構造を表し、前記連結可能な熱可塑性バインダは、第1ポリマーストランド及び第2ポリマーストランドを含み、前記第1ポリマーストランドは第1官能基を含み、前記第2ポリマーストランドは第1官能基とは異なる第2官能基を含み、前記第1官能基及び第2官能基は前記第1ポリマーストランドを前記第2ポリマーストランドに非共有結合させるように構成される、プリント層を作製することと、
前記プリント層中の前記連結可能な熱可塑性バインダを硬化させてグリーン体部品の層を作製することと、
前記グリーン体部品を第1温度よりも高く加熱して、前記連結可能な熱可塑性バインダの少なくとも一部を除去し、ブラウン体部品を作製することと、
前記ブラウン体部品を第2温度よりも高く加熱して、前記金属粉末を焼結し、前記部品を作製することであって、前記部品はチャー残渣を実質的に含まない、前記部品を作製することと
を含む、部品のバインダ・ジェット・プリンティングの方法。
<項2>
前記バインダ溶液が、前記連結可能な熱可塑性バインダと界面活性剤を含まない溶媒との混合物を含み、前記プリント層の硬化が前記溶媒を蒸発させることを含む、<項1>に記載の部品のバインダ・ジェット・プリンティングの方法。
<項3>
前記バインダ溶液が、前記連結可能な熱可塑性バインダと、溶媒と、界面活性剤との混合物を含み、前記プリント層の硬化が前記溶媒を蒸発させることを含む、<項1>に記載の部品のバインダ・ジェット・プリンティングの方法。
<項4>
前記第1ポリマーストランドの分子量が約5K~150Kである、<項1>に記載の部品のバインダ・ジェット・プリンティングの方法。
<項5>
前記第2ポリマーストランドの分子量が約1.5K~160Kである、<項1>に記載の部品のバインダ・ジェット・プリンティングの方法。
<項6>
前記第1官能基が水素結合受容体又は負に荷電した官能基であり、前記第2官能基が水素結合供与体又は正に荷電した官能基である、<項1>に記載の部品のバインダ・ジェット・プリンティングの方法。
<項7>
前記第1官能基及び第2官能基が、カルボキシレート基、ヒドロキシル基、アミン、アミド、チオール、又はこれらの組み合わせを含む、<項1>に記載の部品のバインダ・ジェット・プリンティングの方法。
<項8>
前記第1ポリマーストランドが、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリアミド、ポリアクリルアミド、これらの誘導体、又はこれらの組み合わせであり、前記第2ポリマーストランドが、ポリアクリル酸(PAA)、ポリビニルピロリドン(PVP)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリビニルメチルエーテル-無水マレイン酸(PVME-MA)、これらの誘導体、又はこれらの組み合わせである、<項1>に記載の部品のバインダ・ジェット・プリンティングの方法。
<項9>
前記第1ポリマーストランドが第1熱可塑性ポリマーであり、前記第2ポリマーストランドが第2熱可塑性ポリマーであり、前記第1熱可塑性ポリマーが前記第2熱可塑性ポリマーとは異なる、<項1>に記載の部品のバインダ・ジェット・プリンティングの方法。<項10>
前記第1熱可塑性ポリマーと前記第2熱可塑性ポリマーとの比率が5:1である、<項9>に記載の部品のバインダ・ジェット・プリンティングの方法。
<項11>
前記粉末が、ニッケル合金、チタン合金、コバルト合金、アルミニウム系材料、タングステン、ステンレス鋼、セラミック、又はこれらの組み合わせを含む、<項1>に記載の部品のバインダ・ジェット・プリンティングの方法。
<項12>
前記金属粉末層が、約10マイクロメートル~約200マイクロメートルの厚さを有する、<項1>に記載の部品のバインダ・ジェット・プリンティングの方法。
<項13>
選択的にプリントすることが、前記バインダ溶液を前記バインダ・ジェット・プリンタのプリントヘッドで選択的にプリントすることを含む、<項1>に記載の部品のバインダ・ジェット・プリンティングの方法。
<項14>
前記グリーン体部品を前記第1温度まで加熱する前に、前記グリーン体部品を乾燥させて、前記グリーン体部品から前記バインダ溶液に使用された残留溶媒を除去することを含む、<項1>に記載の部品のバインダ・ジェット・プリンティングの方法。
<項15>
バインダ・ジェット・プリンティング・プロセスによって製造される部品であって、前記プロセスが、
バインダ・ジェット・プリンタの作業面上に粉末層を積層させる工程と、
連結可能な熱可塑性バインダを含むバインダ溶液を前記粉末層にパターン状に選択的にプリントしてプリント層を作製する工程であって、前記パターンは、前記部品の層の構造を表し、前記連結可能な熱可塑性バインダは、第1ポリマーストランド及び第2ポリマーストランドを含み、前記第1ポリマーストランドは第1官能基を含み、前記第2ポリマーストランドは第2官能基を含み、前記第1官能基及び第2官能基は前記第1ポリマーストランドを前記第2ポリマーストランドに非共有結合させるように構成される、プリント層を作製する工程と、
前記プリント層中の前記連結可能な熱可塑性バインダを硬化させてグリーン体部品の層を作製する工程と、
前記グリーン体部品を第1温度よりも高く加熱して、前記連結可能な熱可塑性バインダの少なくとも一部を除去し、ブラウン体部品を作製する工程と、
前記ブラウン体部品を第2温度よりも高く加熱して、前記粉末を焼結し、前記部品を作製する工程であって、前記部品はチャー残渣を実質的に含まない、前記部品を作製する工程と
を含む、プロセスによって製造される部品。
<項16>
前記グリーン体部品が、約40~約118重量ポンド(lbF)の強度を含む、<項15>に記載の部品。
<項17>
前記部品の炭素含有量が、前記金属粉末の炭素含有量と実質的に同一又はより少ない、<項15>に記載の部品。
<項18>
前記部品の酸素含有量が、前記金属粉末の酸素含有量と実質的に同一又はより少ない、<項15>に記載の部品。
<項19>
第1ポリマーストランド及び第2ポリマーストランドを含む連結可能な熱可塑性バインダを含むバインダ溶液であって、前記第1ポリマーストランドは第1官能基を含み、前記第2熱可塑性ポリマーストランドは第2官能基を含み、前記第1官能基及び第2官能基は前記第2ポリマーストランドの少なくとも一部を前記第1ポリマーストランドの少なくとも一部に非共有結合させるように構成され、前記バインダ溶液は界面活性剤を実質的に含まない、バインダ溶液
を含む、バインダ・ジェット・プリンティングで使用するために構成されたバインダ溶液。
<項20>
前記第1ポリマーストランドが、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリアミド、ポリアクリルアミド、これらの誘導体、又はこれらの組み合わせであり、前記第2ポリマーストランドが、ポリアクリル酸(PAA)、ポリビニルピロリドン(PVP)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリビニルメチルエーテル-無水マレイン酸(PVME-MA)、これらの誘導体、又はこれらの組み合わせである、<項19>に記載のバインダ溶液。
<項21>
前記第1ポリマーストランドの分子量が約5K~約150Kである、<項19>に記載のバインダ溶液。
<項22>
前記第2ポリマーストランドの分子量が約1.5K~約160Kである、<項19>に記載のバインダ溶液。
<項23>
前記第1官能基が水素結合受容体又は負に荷電した官能基であり、前記第2官能基が水素結合供与体又は正に荷電した官能基である、<項19>に記載のバインダ溶液。
<項24>
前記第1官能基及び第2官能基が、カルボキシレート基、ヒドロキシル基、アミド、アミン、チオール、又はこれらの組み合わせを含む、<項19>に記載のバインダ溶液。
<項25>
前記第1ポリマーストランドが第1熱可塑性ポリマーであり、前記第2ポリマーストランドが第2熱可塑性ポリマーであり、前記第1熱可塑性ポリマーが前記第2熱可塑性ポリマーとは異なる、<項19>に記載のバインダ溶液。
<項26>
前記第1熱可塑性ポリマーと前記第2熱可塑性ポリマーとの比率が約5:1である、<項25>に記載のバインダ溶液。
<項27>
前記第1ポリマーストランド及び前記第2ポリマーストランドが両方とも同一の熱可塑性ポリマーのポリマーストランドであり、前記第1ポリマーストランドが前記第2官能基をさらに含み、前記第2ポリマーストランドが前記第1官能基をさらに含む、<項19>に記載のバインダ溶液。
<項28>
前記バインダ溶液の粘度が、約2センチポアズ(cP)~200cPである、<項19>に記載のバインダ溶液。
Claims (8)
- バインダ・ジェット・プリンティングによる部品の製造方法であって、
バインダ・ジェット・プリンタの作業面上に粉末層を積層させる工程と、
連結可能な熱可塑性バインダを含むバインダ溶液を前記粉末層にパターン状に選択的にプリントしてプリント層を作製する工程であって、前記パターンは、前記部品の層の構造を表し、前記連結可能な熱可塑性バインダは、第1ポリマーストランド及び第2ポリマーストランドを含み、前記第1ポリマーストランドは第1官能基を含み、前記第2ポリマーストランドは第2官能基を含み、前記第1官能基及び第2官能基は前記第1ポリマーストランドを前記第2ポリマーストランドに非共有結合させるように構成される、プリント層を作製する工程と、
前記プリント層中の前記連結可能な熱可塑性バインダを硬化させてグリーン体部品の層を作製する工程と、
前記グリーン体部品を第1温度範囲内に加熱して、前記連結可能な熱可塑性バインダの第1の部分を除去し、ブラウン体部品を作製する工程と、
前記ブラウン体部品を、前記第1温度範囲より高い第2温度範囲内に加熱して、前記連結可能な熱可塑性バインダの第2の部分を除去する工程と、
前記ブラウン体部品を前記第2温度範囲よりも高く加熱して、前記粉末を焼結し、前記部品を作製する工程であって、前記部品の炭素含有量が、前記粉末の炭素含有量以下である、前記部品を作製する工程と
を含む、前記製造方法。 - 前記グリーン体部品が、40~118重量ポンド(lbF)の強度を含む、請求項1に記載の製造方法。
- 前記部品の酸素含有量が、前記粉末の酸素含有量と同一又はより少ない、請求項1又は請求項2に記載の製造方法。
- 前記粉末が、ニッケル合金、チタン合金、コバルト合金、アルミニウム系材料、タングステン、ステンレス鋼、セラミック、又はこれらの組み合わせを含む金属粉末である、請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記粉末層が、10マイクロメートル~200マイクロメートルの厚さを有する金属粉末の層である、請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の製造方法。
- 選択的にプリントすることが、前記バインダ溶液をバインダ・ジェット・プリンタのプリントヘッドで選択的にプリントすることを含む、請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記グリーン体部品を前記第1温度範囲まで加熱する前に、前記グリーン体部品を乾燥させて、前記グリーン体部品の前記バインダ溶液に使用された残留溶媒を除去することを含む、請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記第2官能基は前記第1官能基とは異なる、請求項1~請求項7のいずれか1項に記載の製造方法。
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