CN109311093A - 用来制造部件的方法、外壳和设备 - Google Patents

Abstract

一种用于制造部件的方法，该方法中所使用的模具(12)的制造材料具有的熔点低于待模制部件的熔点，并支撑在外壳(14)中，同时在压力下用原料填充。在填充后，让原料在模具中固化以形成模制部件。模具随后被熔化以使部件脱模。外壳可具有内腔(30)，模具被支撑在内腔中。模具(12)可以以过盈配合方式压入腔(30)中。外壳(14)可以被加热，使得模具在被压入外壳时软化。该方法可用于由金属和/或陶瓷粉末生产净形状部件。模具可以使用3D打印机由合适的聚合材料制成。

Description

用来制造部件的方法、外壳和设备

技术领域

本发明涉及一种用于制造部件的方法。该方法特别地但并非排他性地涉及生产净形状或接近净形状的金属和/或陶瓷部件。本发明还涉及在该方法中使用的外壳和用于制造部件的设备。

背景技术

使用注射成型(Injection Moulding,IM)工艺生产部件是已知的。在常规IM工艺中，使用注射成型机将用以形成部件的材料注入中空模具中。所注入的材料通常被称为“原料”，并且可以包括不同材料混合而成的均匀混合物。原料在模具中固化以形成模制部件，然后在称为“脱模”的过程中将其从模具中取出。模制部件可进行进一步加工以得到最终部件。IM工艺可用于用包括例如聚合物和树脂在内的一系列材料形成模制部件。

近来，粉末注射成型(Powder Injection Moulding,PIM)工艺的发展令人瞩目。在常规PIM工艺中，通过将聚合物粘合剂与金属和/或陶瓷粉末以及其它成分相混合来生产原料。使用类似于用于将塑料注射成型的注射成型机，将原料注入中空模具中。一旦材料冷却并固化，它就被脱模，得到的模制部件被称为“生坯件”。使用溶剂、加热炉、催化过程或上述各种方法的组合而从生坯件中除去粘合剂材料的一部分，以产生所谓的“褐坯件”。褐坯件被烧结以使材料凝结，从而形成可以是净形状或接近净形状的部件。

注射成型的一种已知替代方案是将原料压入模具中。

已知的IM、PIM和压入模制工艺使用能够承受高压而不变形或破裂的硬模具。这种硬模具通常由金属和/或陶瓷材料制成。然而，由于脱模困难，硬模具的使用限制了可被生产的部件的几何形状的可能性范围。

另一种已知的制造部件的方法使用软模具。该工艺包括母模的制造和从母模生产镜像软模具。在一种已知的方法中，软模具由低成本聚合物如聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)形成。通过向软模具中填充可流动形式的原料并使原料固化，而在软模具中形成模制部件。在原料固化之后，将软模具材料剥离，以露出模制部件。该方法已经被特别用于由陶瓷粉末制造陶瓷部件，陶瓷粉末与粘合剂以及其它成分结合以形成浆料形式的原料。浆料在模具中固结形成生坯件。一旦从模具中移除，生坯件就经历脱粘和烧结过程，从而形成净形状或接近净形状的部件。

软模具方法的使用克服了硬模具的一些缺点，允许从更复杂的几何形状中脱模。然而，它也有缺点。填充和脱模通常是手动和单独进行的，导致了与商业应用相比更适合研究的低速过程。软模具在填充过程中不能承受高压，这往往导致部件密度较低，并且软模具不适合与注射成型机一起使用。

因此，需要一种用来制造部件的替代方法，该替代方法应能够克服或至少减轻已知方法的一些或全部缺点。

需要一种具体用于模制净形状或接近净形状部件的替代方法，该替代方法应能够克服或至少减轻已知方法的一些或全部缺点。

还需要用于制造部件的替代设备，该替代设备应能够克服或至少减轻已知设备的一些或全部缺点。

发明内容

本发明的第一方面提供一种制造部件的方法，该方法包括:

a.用可熔化材料提供模具；

b.将模具支撑在外壳中；

c.在将模具支撑在外壳中的同时，在压力下用原料填充模具；

d.使原料在模具中固化以形成模制部件；以及

e.随后熔化模具以释放模制部件。

模具可以限定模具腔，当模具被填充时，原料被引入到该模具腔中。在一个实施例中，模具在第一外表面中限定模具腔，并且具有至少一个另外的外表面，当模具腔被填充时，外壳在模具的至少一个另外的外表面上接触并支撑模具。模具可具有至少两个另外的外表面，当模具腔被填充时，外壳在每个另外的外表面上接触并支撑模具。

外壳可以限定至少一个内腔，模具位于该内腔中。模具可具有圆柱形***侧壁，并且外壳的所述内腔或每个内腔可具有圆柱形部分，***侧壁紧密配合在圆柱形部分内。模具可以过盈配合在外壳腔中，并被压入腔中。在这种情况下，该方法可以包括在模具被压入外壳腔时加热外壳以软化模具的外表面。

外壳可具有刚性支撑表面，该刚性支撑表面接合模具，使得在压力下填充模具时外壳能起作用以便支撑模具，以防止模具向外变形和/或破裂。

在一个实施例中，外壳包括至少两个部分，这至少两个部分限定了用于接纳模具的至少一个内腔，这两个部分能够在打开构造与闭合构造之间运动，在打开构造中，模具可***外壳中或从外壳中移除，在闭合构造中，至少一个内腔被封闭在两个部分之间，当两个部分处于闭合构造时，各个部分中的至少一个部分限定入口，所述入口用于将原料引导到保持在至少一个内腔中的模具中。

原料是可流动的，可以是液体、浆料或粉末。

原料可以包括聚合物或树脂。

原料可以包括金属和/或陶瓷粉末。原料可以包括与金属和/或陶瓷粉末混合的粘合剂。当最初脱模时，模制部件可以是生坯件，并且该方法可以进一步包括烧结生坯件。在原料包含粘合剂的情况下，该方法可以包括在烧结步骤之前从模制部件移除粘合剂的至少一部分。

模具可以使用3D打印机制成。

可熔化材料可以是聚合材料，其可以是蜡或树脂。

可熔化材料可以包含磺酰胺衍生物，或者磺酰胺衍生物与聚酯树脂和/或苯甲酸酯衍生物的组合。

可熔化材料的熔点低于模制部件的熔点。可熔化材料的熔点优选地充分低于模制部件的熔点，以使得模制部件可以通过熔化模具而脱模，而不会损坏模制部件或对其机械性能产生超出可接受限度的不利影响。

可熔化材料的熔点可以在50-600摄氏度的范围内，或者熔点在60-500摄氏度的范围内，或者熔点在70-400摄氏度的范围内，或者熔点在80-300摄氏度的范围内，或者熔点在80-200摄氏度的范围内，或者熔点在80-150摄氏度的范围内。

当模具被支撑在外壳中时，用原料填充模具的步骤可以包括将原料注入模具中。或者，在所述方法中的在外壳中支撑模具的同时用原料填充模具的步骤中，可以包括将原料压入外壳中的模具中。所述方法可以包括在原料固化之前使填充的模具经受真空处理。当模具被填充时，外壳可以完全封闭模具，并且可以具有入口，原料通过该入口被引入模具腔。

本发明的第二方面提供一种用于第一方面的方法中的外壳，其中该外壳包括至少两个部分，该至少两个部分限定了至少一个用于接纳可熔化材料模具的内腔，两个部分能够在打开构造与闭合构造之间运动，在打开构造中，模具可***外壳中/从外壳中移除，在闭合构造中，至少一个内腔封闭在部分之间，这些部分中的至少一个部分限定入口，当这些部分处于闭合构造时，原料可通过该入口而注入位于至少一个内腔中的模具。外壳可具有用于加热和/或冷却外壳的至少与模具接触的那些表面的***。

本发明的第三方面提供一种用于第一方面的方法的外壳，其中该外壳包括一对具有配合表面的板，用于接纳和支撑由可熔化材料制成的模具的多个内腔限定在所述板中的第一板中，每个内腔开口于这些板中的所述板的配合表面上，这些板能够在打开构造与闭合构造之间运动，在打开构造中，它们的配合表面被分离以使得模具能够***每个腔中和/或从每个腔中移除，在闭合构造中，各个配合表面相邻接，各个配合表面中的至少一个配合表面限定通道，该通道形成用于将原料导向朝向各个内腔中每一个内腔的流道，并且当板处于闭合构造时，这些板中的至少一个板具有与流道流体连接的入口，原料能够通过该入口而注入流道。

外壳可具有用于加热和/或冷却外壳的至少与模具接触的那些表面的***。加热***可以是电子加热***或流体加热***。

本发明的第四方面提供一种用于制造部件的设备，该设备包括:

具有至少两个部分的外壳，该外壳限定至少一个内腔，所述至少一个内腔用于接纳和支撑可熔化材料的模具，这两个部分能够在打开构造与闭合构造之间运动，在打开构造中，模具可以***到至少一个内腔中/从至少一个内腔中移除，在闭合构造中，位于至少一个内腔中的模具被封闭在外壳中；

用于定位在所述至少一个内腔中的模具，该模具由可熔化材料制成并限定模具腔；

外壳还限定入口，所述入口用于在外壳处于闭合构造时将原料注入外壳中，以填充位于外壳的内腔中的模具的模具腔。

外壳可以限定不止一个内腔，并且设备包括相应数量的模具。外壳入口可包括与各个内腔中的每一个内腔流体连接的通路。

在一个实施例中，外壳包括一对板，这一对板具有配合表面，所述配合表面在闭合构造中彼此邻接，而在打开构造中彼此分离。

该设备可以包括用于加热和/或冷却外壳或外壳的至少一个内腔所在的至少一部分的***。

模具可以使用3D打印机生产。

可熔化材料可以是聚合物材料，其可以是蜡或树脂。可熔化材料可以包含磺酰胺衍生物，或者磺酰胺衍生物与聚酯树脂和/或苯甲酸酯衍生物的组合。

可熔化材料的熔点可以在50-600摄氏度的范围内，或者熔点在60-500摄氏度的范围内，或者熔点在70-400摄氏度的范围内，或者熔点在80-300摄氏度的范围内，或者熔点在80-200摄氏度的范围内，或者熔点在80-150摄氏度的范围内。

本发明的第五方面包括在根据第一方面的方法中使用根据第二或第三方面的外壳或根据本发明第四方面的设备。

附图说明

为了更清楚地理解本发明，现在将参考附图仅以举例说明的方式描述本发明的实施例，其中:

图1是使用根据本发明一个方面的方法生产的涡轮机叶轮的立体图；

图2是用于根据本发明一个方面的方法中的模具的立体图；

图3是一种组件的立体图，该组件包括外壳的第一部分，其中，作为根据本发明一个方面的方法的一部分，在填充模具之前，图2的模具已经***该外壳中；

图4是类似于图3的视图，但是示出了在模具被填充并且原料固化形成生坯件之后的组件；

图5示出了在脱模之前从外壳移除的模具和生坯件；

图6示出了根据本发明一个方面的方法的脱模步骤中模具熔化后的生坯件；而

图7是外壳的一个替代实施例的立体图，作为根据本发明一个方面的方法的一部分，外壳用于支撑适于在注射成型过程中使用的多个模具。

具体实施方式

现在将参考附图仅以举例说明的方式描述根据本发明实施例的制造陶瓷涡轮机叶轮10的方法。然而，应当理解，根据本发明的方法可以适用于从包括聚合物、树脂、金属/陶瓷粉末在内的多种材料中生产多种部件。该方法特别适用于具有相对复杂几何形状的净形状或接近净形状部件的制造，但不限于这种应用。涡轮机叶轮10如图1所示。

根据本实施例的一个实施例的制造涡轮机叶轮的方法中的主要步骤包括:

1.用可熔化材料制造涡轮10的模具12；

2.将模具12支撑在外壳14中，同时在压力下用原料16填充模具12，原料16在该实施例中为包含陶瓷粉末和粘合剂的浆料形式；

3.允许原料16在模具中固结以形成模制生坯件18；以及

4.熔化模具12以释放模制的生坯件18。

在该实施例中，当从模具中释放时，模制部件18是所谓的“生坯件”，并且该方法还包括将生坯件脱粘以去除粘合剂的至少一部分的步骤，以及在脱粘之后烧结该部件的步骤。

如图2所示，模具12可以使用任何合适的方法由可熔化材料制成，但是有利的是，模具14使用3D打印机生产。方便地，生产出模具的计算机辅助设计(CAD)模型并由3D打印机使用以形成模具12。或者，模具可以由可熔化材料的实心块成形。

这里使用的术语“可熔化材料”应该理解为指熔点低于模制部件的材料，从而可以通过熔化模具使模制部件脱模，而不会损坏或不利地影响模制部件的机械性能。可熔化材料应该是实心的，并且能够在原料固化时，在填充和保持模具的温度下维持其形状。熔点在80至150摄氏度范围内的材料适用于许多应用。然而，根据模制部件的熔点和模具在脱模之前将经受的温度，可以使用具有更高或更低熔点的材料。如果需要，可以控制工作环境的温度，以确保模具在脱模之前不会意外熔化，或者至少在原料充分固化以独立于模具而维持其形状之前不会熔化。可熔化材料的熔点可以在50至600摄氏度的范围内，或者熔点在60至500摄氏度的范围内，或者熔点在70至400摄氏度的范围内，或者熔点在80至300摄氏度的范围内，或者熔点在80至200摄氏度的范围内，或者熔点在80至150摄氏度的范围内。

多种可熔化材料可用于形成模具，包括聚合物材料，如蜡或树脂。如果模具将使用3D打印机生产，则可熔化材料应与打印机兼容。可熔化材料可以例如包含磺酰胺衍生物，或者磺酰胺衍生物与聚酯树脂和/或苯甲酸酯衍生物的组合。在一个实施例中，模具12由3Z Model制成，其熔点在95至115摄氏度之间，由美国梅里马克丹尼尔·韦伯斯特高速公路316号(316Daniel Webster Highway，Merrimack，NH 03054 USA)的Solidscape公司制造。

该实施例中的模具12总体上为圆柱形，具有圆柱形侧壁20以及第一端面22和第二端面24。模具腔26限定在第一端面22中，而第二端面24大致是平面型的。模具腔26被成形为限定所需部件(在这种情况下涡轮10)的形状的反形状。

典型地，制造模具12的材料将是实心的，并且能够在脱模阶段之前维持它们的形状，但是不倾向于坚硬或坚固，因此，如果在没有支撑的情况下在压力下填充，则容易变形和/或破裂，通常是向外变形和/或破裂。外壳14围绕模具12，并在填充阶段支撑模具，使得模具在压力下填充原料16时不会变形和/或破裂。根据本实施例的外壳14由钢制成，但是外壳14可以由适于承受所需压力且刚性支撑模具的任何材料制成。外壳通常由具有足够硬度和强度的材料制成，以抵抗模具在压力下填充时的变形。仅作为实例，合适的材料包括金属材料，例如钢、铝、铍铜合金和/或复合材料。

如图3和图4所示的外壳14具有两个部分，第一部分14A具有用于接纳模具的内腔30，第二部分(未示出)可释放地安装到第一部分，使得模具12被封装在组装的外壳14内。第二部分可以呈盖子的形式，其可以附连到第一部分以形成密封的封壳。内腔被构造成使得模具是紧密配合的，以防止模具在压力下填充时向外变形。这些部分中的至少一个部分具有入口，该入口包括一个或更多个流体通路，当模具被封装在外壳中时，原料可以通过所述流体通路注入模具腔26中。替代地，这些部分中至少一个部分可以结合有或具有入口，该入口适于接纳用于将原料压入模具腔26的机构。

外壳的第一部分14A中的内腔30具有圆柱形侧壁部分32，模具12的圆柱形侧壁20紧密配合在该圆柱形侧壁部分32内。实际上，模具12的侧壁20的外径可以略大于外壳腔30的圆柱形侧壁部分32的内径，并且模具与外壳接合的外表面可以软化(部分熔化)，以允许模具以过盈配合被压入腔中，从而确保模具与外壳的限定内腔30并支撑模具的(多个)表面紧密接合。外壳可以被加热，以便软化模具的外表面，当模具被压入腔时，模具在该外表面处与腔30的内表面接合。

外壳14的第一部分14A是圆柱形管的形式，该圆柱形管具有内孔，内孔限定圆柱形侧壁部分32，并且该内孔的一端由平面端壁(未示出)封闭。模具12被放置在内孔中，其第二端面24朝向内孔的闭合端处的平面端壁并由其支撑。

图3示出了在组装第二部分之前外壳14的第一部分14A中的空模具12。外壳14中至少支撑模具12的那些部分是刚性和坚固的，以防止模具在压力下填充时向外变形和/或破裂。然而，可以理解的是，如果外壳14整体上能够支撑模具12并在模具12被填充时耐受压力，则不需要外壳14的每个部分都是刚性的。应该相应地理解对外壳为刚性的表述。

在本实施例中，在模具在大约30MPa的压力下被封闭在组装好的外壳14中的同时，原料被注入模具腔26中，直到模具充满。可以使用类似于常规IM工艺中使用的注射成型机。可以理解，注射压力可以根据原料材料的性质以及所生产的部件的尺寸和几何形状而变化。典型地，外壳14在模具12位于内部的情况下被闭合，并被放置在注射机中，在注射机中原料通过外壳入口被注入模具腔中。然后在模具由外壳支撑的同时允许原料在模具腔内固化(固结)，以形成模制部件18。这一过程可以通过在模具腔被填充后打开外壳来辅助，以使注入的原料顶部暴露于空气中，直到其变成固体，如图4所示。

在一个附加的可选步骤中，填充的模具14可以在原料固化之前经受真空处理，以消除可能截留在模具腔中的原料中的任何气泡。这可以通过将带有填充模具的外壳置于真空环境中来实现，在真空环境中模具经受真空处理。可以在施加真空之前打开外壳14。

一旦原料在模具12中固结以形成模制部件18，包含模制部件18的模具12就从外壳14中移除。外壳可以被加热以释放模具。在模具从外壳中释放后，加热模具，以便熔化模具并释放模制部件18，如图6所示。例如，模具可以在烘箱或热板上加热。在一个实施例中，模具12被装载到托盘或类似容器中，并被放置在烘箱中，在烘箱中，模具12被加热到刚好高于模具材料的熔点。填充的模具12可以放置在托盘中的升高的支撑件(例如网状物)上，当模具材料熔化时，模具材料可以流过该网状物，使得模具材料在支撑件下方从模制部件排出，从而将模制部件18留在升高的支撑网状物上。可熔化材料可被收集以重复使用。

在该实施例中，模制部件18是生坯件，并且一旦它从模具中释放出来，它就经历脱粘过程并被烧结。脱粘通常可以包括将部件18加热到几百度，而烧结通常可以包括对于金属而言将部件18加热到大约1000摄氏度的温度，以及对于陶瓷而言将部件18加热到超过1500摄氏度的温度。烧结之后，涡轮机叶轮10是一个大致完成的部件，尽管在需要的情况下，它可以经历进一步的加工步骤，例如机器精加工。在可适用于某些应用的替代布置中，模具可以在外壳中熔化，以使模制部件18脱模。

实例1

现在将描述使用上述方法的一个具体实例。

1.生产了模具的CAD模型。

2.一个由3Z Model制成的模具是使用3D打印机从CAD模型中生产出来的。

3.将模具放置在钢外壳的第一部分的内腔中和将外壳的第二部分固定到第一部分，以将模具封闭在组装好的外壳内。

4.呈氧化铝浆料形式的原料以如下方式制备:

使用平均粒度为1.5μm的高纯度Al₂O₃粉末(英国(Dynamic Ceramic Corp.)。D-3005(美国宾夕法尼亚州Rohm and Haas)用作分散剂，B-1000和B-1007(Rohm and Haas)用作粘合剂，NaOH和HCl用于调节所有过程中浆料的pH，蒸馏水用作溶剂。所有样品的称量精度为±0.001g，典型的批次大小为27g。混合过程包括以下步骤:

(a)将0-1.0g/mlD-3005加入蒸馏水中，并在恒定磁力搅拌下持续30分钟。之后，将氧化铝粉末缓慢倒入溶液中，然后搅拌3小时；

(b)0.75重量％(B-1000+B-1007)作为粘合剂加入，调节pH，然后搅拌2小时；

(c)将浆料倒入塑料瓶中，盖上盖子，密封。然后将瓶子放在摇动机上，摇动7小时，然后放置过夜，使浆料更加均匀；

(d)使用前，将浆料置于真空条件下，直到所有残余气泡被去除。

5.通过可拆卸端部闭合件中的入口在30MPa压力下将所制备的陶瓷浆料注入模具。

6.填充模具后，将金属外壳从注射成型机中取出，打开端部闭合件，使注入的浆料组分的顶部暴露在空气中过夜，直到浆料变成固体，在模具内形成固结的生陶瓷模制部件；

7.通过将金属外壳的第一部分一半放入沸水中，但避免将其完全浸没在水中而释放模具，然后将模具从外壳中取出，从而将填充的模具从外壳中移除；

8.将填充好的模具放入陪替氏培养皿中，将装载好的培养皿放入预热至150℃的烘箱中30分钟，以使模具材料从生陶瓷模制部件中熔化掉。

9.通过将生坯模制部件置于高温炉中的99.9％氧化铝基材上，对生坯模制部件进行脱粘和烧结工程。炉子以75℃/h的低升温速率加热到600℃，以在脱粘结阶段分解组分中的粘合剂和分散剂，然后以200℃/h的高升温速率加热到1600℃，用于烧结。在炉子冷却到室温之前，温度保持在1600℃持续2小时。

如本领域技术人员将理解的那样，上述方法可以适用于由不同材料生产一系列部件，只要模制部件能够承受脱模所用的温度。当部件由包含金属和/或陶瓷粘合剂的原料形成时，模制部件将是生坯件，该生坯件通常经历脱粘工程并烧结以形成最终部件。然而，由其它材料例如聚合物和树脂模制的部件，不需要经历这些进一步的工程步骤，并且可以是成品部件或接近成品部件。部件可以使用根据本发明一个方面的方法由例如聚合物浆料模制，只要固化的聚合物能够承受脱模温度。

还应当注意，模具12的形状和外壳14的设计可以改变。典型地，模具12的形状将由要被模制的部件10的形状和外壳14确定，或者至少受其影响，外壳14相应地设计成支撑模具12，使得当原料在压力下被引入模具腔中时，其不会破裂或变形。

还应当理解，外壳14可以被构造成支撑不止一个模具12，使得多个部件可以同时模制。在图7中示出了用于大致常规的注射成型机中的这种外壳14’的例子。在该实施例中，外壳14’包括一对板形式的第一部分14A’和第二部分14B’，这对板具有相配合的平面34、36。两个板14A’、14B’在结构上类似于用于在常规注射成型机中形成模具的板，除了板14A’、14B’限定了多个内腔30’，这些内腔30’用于支撑相应数量的由可熔化材料制成的模具12。如图所示，在外壳14’中，有六个内腔30’，但是内腔的数量可以变化。部件14A’、14B’可以由任何合适的材料(例如钢、铝和铍铜合金)制成。

第一部分14A’具有多个引导销38，这些引导销38从其配合面34突出，并且被接纳在第二部分14B’中的相应孔40中，以便当这些部分组装在一起时对准它们。可以使用用于对准这些部分的其它布置。模具12的内腔30’限定在第一部分14A’中，并在其配合面34处开口。在这种情况下，腔30’是类似于上面关于外壳14的第一实施例所述的盲圆柱形孔的形式，但是腔的形状可以改变以适合模具12的形状。各个内腔30’围绕板的中心在公共节圆直径上布置成圆形。多个通道或流道42被限定在第一部分14A’的配合面34中，将每个内腔30’与位于第二部分14B’中心的浇道套44连接，浇道套44形成入口，原料通过该入口被注入外壳。在使用中，可熔化材料的模具12位于第一部分14A’中的各个内腔30’中每一个内腔中，外壳的两个部分14A’、14B’借助于它们的紧密接触的配合面34、36而被组装在一起。原料通过浇道套44注入，并沿着浇道42行进，以填充各个模具12中的每一个模具。在原料固化之后，将外壳14’的两个部分分离，将内部带有模制部件的模具12从腔中顶出。第一部分14A’可以设置有顶针之类，以将模具12压出。给定模具材料的相对柔软的性质，顶针可以具有相对大的横截面积，并且可以采用活塞的形式，该活塞限定腔30的全部或部分封闭端。外壳14’可以包括加热装置，当模具12***腔中和/或从腔中移除时，加热装置部分熔化或软化模具12，和/或外壳可以包括冷却***，以帮助控制原料的固化。为了在注射成型机中使用，第二部分14B’可以是与注射单元连接的固定部分，而第一部分14A’可以是可移动部分，该可移动部分可以被夹紧到第二部分以封闭外壳14’，并且可以从第二部分移开以***空模具12和移除填充的模具。

根据第二实施例的外壳14’特别适用于商业制造布置，在该布置中，能够同时模制多个部件，更具成本效益。

以上实施例仅作为实例进行描述。在不脱离所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下，许多变化是可能的。

Claims (27)

1.一种制造部件的方法，所述方法包括:

a.用可熔化材料提供模具；

b.将所述模具支撑在外壳中；

c.在将所述模具支撑在所述外壳中时，在压力下用原料填充所述模具；

d.使所述原料在所述模具中固化以形成模制部件；以及

e.随后熔化所述模具以释放所述模制部件。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述模具限定模具腔，当所述模具被填充时，所述原料被引入到所述模具腔中。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述模具在第一外表面中限定所述模具腔，并且所述模具还具有至少一个另外的外表面，当所述模具腔被填充时，所述外壳在所述模具的所述至少一个另外的外表面上接触并支撑所述模具。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述外壳限定至少一个内腔，模具位于所述内腔中。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述模具具有圆柱形***侧壁，并且所述外壳的所述内腔或每个内腔具有圆柱形部分，所述***侧壁紧密配合在所述圆柱形部分内。

6.根据权利要求4或权利要求5所述的方法，其中，所述模具过盈配合在所述外壳腔中，并被压入所述腔中。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述方法包括在所述模具被压入所述外壳腔时加热所述外壳以软化所述模具的外表面。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述模具被填充时所述外壳能起作用以刚性地支撑所述模具。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述外壳包括至少两个部分，所述至少两个部分限定了用于接纳模具的至少一个内腔，这两个部分能够在打开构造与闭合构造之间运动，在所述打开构造中，模具能被***所述外壳或从所述外壳取出，在所述闭合构造中，所述至少一个内腔被封闭，当两个部分处于闭合构造时，两个部分中的至少一个部分限定入口，所述入口用于将原料引导到保持在所述至少一个内腔中的模具中。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述原料包括聚合物或树脂。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述原料包括金属和/或陶瓷粉末。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述原料包括与金属和/或陶瓷粉末相混合的粘合剂。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中所述原料是浆料。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中所述模制部件是生坯件，并且所述方法还包括烧结所述生坯件。

15.根据当从属于权利要求12时权利要求14所述的方法，其中所述方法包括在所述烧结步骤之前从所述模制部件去除所述粘合剂的至少一部分。

16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述模具使用3D打印机制成。

17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述可熔化材料是聚合物材料，其可以是蜡或树脂。

18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述可熔化材料的熔点在50至600摄氏度的范围内，或者熔点在60至500摄氏度的范围内，或者熔点在70至400摄氏度的范围内，或者熔点在80至300摄氏度的范围内，或者熔点在80到200摄氏度的范围内，或者熔点在80到150摄氏度的范围内。

19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述模具被支撑在所述外壳中的同时用原料填充所述模具的步骤包括将所述原料注入所述模具中。

20.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，其中在所述模具被支撑在所述外壳中的同时用原料填充所述模具的步骤包括将所述原料压入所述外壳中的所述模具中。

21.一种用以在前述权利要求中任一项所述的方法中使用的外壳，其中，所述外壳包括至少两个部分，所述至少两个部分限定至少一个内腔，所述至少一个内腔用于接纳可熔化材料的模具，这两个部分能够在打开构造与闭合构造之间运动，在所述打开构造中，模具可***所述外壳中/从所述外壳中移除，在所述闭合构造中，所述至少一个内腔被封闭在各部分之间，两个部分中的至少一个部分限定入口，当两个部分处于所述闭合构造时，原料能够通过所述入口注入位于所述至少一个腔中的模具中。

22.一种用以在根据权利要求1至20中任一项所述的方法中使用的外壳，其中所述外壳包括具有配合表面的一对板，用于接纳和支撑由可熔化材料制成的模具的多个内腔限定在所述一对板中的第一板中，每个内腔开口于所述一对板中的所述一个板的配合表面上，所述一对板能够在打开构造与闭合构造之间运动，在所述打开构造中，所述一对板的配合表面被分离以使得模具能够***每个腔中和/或从每个腔移除，在所述闭合构造中，所述配合表面邻接，各配合表面中的至少一个配合表面限定通道，所述通道形成用于将原料导向各内腔中的每一个内腔的流道，并且当所述一对板处于所述闭合构造中时，所述一对板中的至少一个板具有与所述流道流体连接的入口，原料能够通过所述入口而注入所述流道。

23.一种用于制造部件的设备，所述设备包括:

具有至少两个部分的外壳，所述外壳限定至少一个内腔，所述至少一个内腔用于接纳和支撑可熔化材料的模具，所述两个部分能够在打开构造与闭合构造之间运动，在所述打开构造中，模具能被***到至少一个内腔中/从至少一个内腔中移除，在所述闭合构造中，位于所述至少一个内腔中的模具被封闭在所述外壳中；

用于定位在所述至少一个内腔中的模具，所述模具由可熔化材料制成并限定模具腔；

所述外壳还限定入口，所述入口用于在所述外壳处于所述闭合构造时将原料注入所述外壳中，以填充位于所述外壳的内腔中的模具的模具腔。

24.根据权利要求23所述的设备，其中，所述外壳限定不止一个内腔，并且所述设备包括相应数量的模具。

25.根据权利要求24所述的设备，其中所述外壳入口包括与各内腔中的每一个内腔流体连接的通路。

26.根据权利要求23至25中任一项所述的设备，其中，所述外壳包括一对板，所述一对板具有配合表面，在所述闭合构造中所述配合表面彼此邻接，并且在所述打开构造中所述配合表面分离。

27.当用于根据权利要求1至20中任一项所述的方法时根据权利要求21或22所述的外壳或根据权利要求23至26中任一项所述的设备。