三维打印制造技术

一种三维打印方法可包括作为独立层迭代施加聚合物构建材料；基于三维物体模型，将电磁辐射吸收剂和半透明度调节增塑剂选择性喷射到聚合物构建材料的独立层上；和使粉末床暴露于电磁能以将聚合物构建材料的独立层的部分选择性熔合在一起以形成三维物体。聚合物构建材料可包含大约60重量%至100重量%具有大约10μm至大约150μm的平均粒度和大约2%至大约60%的结晶度的聚合物粒子。在聚合物构建材料包含喷射的半透明度调节增塑剂的位置，所述三维物体可表现出大约5%至大约80%的光学透射率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】三维打印
[0001]背景三维(3D)数字印刷法，一种增材制造类型，在最近几十年已持续发展。一般而言，由于允许快速创建原型模型或甚至成品，3D打印技术可改变产品开发周期。例如，一些商业部门，如航空和医疗行业（仅举几例）已获益于快速原型法和/或定制部件的生产。已经开发出各种3D打印方法，包括热辅助挤出、选择性激光烧结、光刻法、增材制造等。随着技术进步，客户对生产速度、部件一致性、刚度、方法灵活性等提出更高的要求。
[0002]附图简述图1图示说明根据本公开的一种示例性三维打印方法；图2示意性图示说明根据本公开的一种示例性三维打印系统；图3A示意性图示说明根据本公开的一种示例性三维打印套装；图3B示意性图示说明根据本公开的一种示例性三维打印套装；图4示意性图示说明粒子聚结的一个实例；和图5图示根据本公开的一个实例的透射百分比 vs. 半透明度调节增塑剂（translucency
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modulating plasticizer）的百分比。
[0003]详述本公开涉及三维（3D）打印方法和3D打印套装。更特别地，该3D方法和打印套装可用于多射流熔融（MJF），其中聚合物构建材料可在粉末床上逐层铺开。可使各种层与可包含电磁辐射吸收剂和/或电磁辐射吸收剂和半透明度调节增塑剂的一种或多种喷射流体选择性接触。电磁辐射吸收剂和半透明度调节增塑剂可配制在例如共同的水性液体连接料中，或可配制在两种分开的水性液体连接料中。一种或多种喷射流体可从打印头，如类似于例如喷墨打印头的流体喷射器喷出，然后可使层暴露于电磁辐射以加热聚合物构建材料层。这可逐层重复直至形成三维物体。
[0004]具有施加于其上的电磁辐射吸收剂的聚合物构建材料层和其它部分可无差别暴露于电磁辐射，但由于在一些部分中存在电磁辐射吸收剂，在包含电磁辐射吸收剂的部分中吸收的光能可转化成热能，以使聚合物构建材料熔融或聚结，而不含电磁辐射吸收剂的部分没有熔融或聚结。此外，根据本公开的实例，由于存在半透明度调节增塑剂，打印的三维物体的一些部分可表现出大约5%至大约80%的光学半透明度。在一些实例中，可改变施加到聚合物床材料上的半透明度调节增塑剂的量以使打印的三维物体的光学半透明度在该制品各处可变。
[0005]据此，本公开涉及一种三维打印方法。该方法可包括将聚合物构建材料作为独立层迭代施加到粉末床上；基于三维物体模型，将电磁辐射吸收剂和半透明度调节增塑剂选择性喷射到聚合物构建材料的独立层上；和使粉末床暴露于电磁能以将聚合物构建材料的独立层的部分选择性熔合在一起以形成三维物体。聚合物构建材料可包含大约60重量%至100重量%可具有大约10 μm至大约150 μm的平均粒度和大约2%至大约60%的结晶度的聚合物粒子。在聚合物构建材料包含喷射的半透明度调节增塑剂的位置，该三维物体可表现出大约5%至大约80%的光学透射率。在一个实例中，电磁辐射吸收剂和半透明度调节增塑剂可
被包含在包含水性液体连接料、电磁辐射吸收剂和半透明度调节增塑剂的熔合剂配制物中。在另一实例中，电磁辐射吸收剂可被包含在可包含第一水性液体连接料和电磁辐射吸收剂的熔合剂配制物中，且半透明度调节增塑剂可被包含在包含第二水性液体连接料和半透明度调节增塑剂的单独增塑剂配制物中，其中熔合剂配制物和增塑剂配制物可独立喷射到粉末床的聚合物构建材料上。在再一实例中，选择性喷射可包括基于三维物体模型，将熔合剂配制物选择性喷射到聚合物构建材料的第一部分和聚合物构建材料的第二部分，但没有喷射到聚合物构建材料的第三部分；和基于三维物体模型，将增塑剂配制物选择性喷射到聚合物构建材料的第一部分而非第三部分。增塑剂没有喷射到第二部分或相对于喷射在第一部分上的量，以较低的量喷射到第二部分。可在聚合物构建材料的第一部分和第二部分但没有在第三部分形成三维物体。第一部分可比第二部分更半透明。在进一步实例中，基于三维物体模型，该方法可进一步包括在与电磁辐射吸收剂接触的聚合物构建材料的第一区域和未与电磁辐射吸收剂接触的聚合物构建材料的第二区域之间的边界处将细化剂（detailing agent）侧向喷射到独立层上。在另一实例中，使粉末床暴露于电磁能可将聚合物构建材料的独立层升温到比聚合物构建材料的熔融温度高大约1℃至大约100℃的温度。可在使粉末床暴露于电磁能的大约30秒内将独立层冷却到比聚合物构建材料的再结晶温度低小于大约1℃的温度。在再一实例中，在其上喷射半透明度调节增塑剂之前作为自由流动粒子的聚合物构建材料的1毫米厚的层可表现出0%至大约10%的光学透射率。在进一步实例中，半透明度调节增塑剂可包括对甲苯磺酰胺、间甲苯磺酰胺、邻甲苯磺酰胺、脲、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、4
‑
羟基苯甲酸甲酯、二甲亚砜、邻苯二甲酸二辛酯、γ
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丁内酯、邻苯二甲酸二辛酯、4
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羟基苯甲酸甲酯、双酚
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A、二甲亚砜、N
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甲基吡咯烷酮、2
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吡咯烷酮、磷酸三
‑
(2
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乙基己基)酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二丁酯、矿物油、C3至C150烃油、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、低聚磷酸酯、C3至C150脂肪酸酯、N
‑2‑
羟乙基
‑2‑
吡咯烷酮、内酯、十氢化萘、γ
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丁内酯、二甲基甲酰胺、苯基甲醇、四乙二醇二甲基醚、磷酸三
‑
(2
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乙基己基)酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二丁酯、磷酸三甲苯酯、季戊四醇四硼酸酯和偏苯三甲酸十三烷基辛基酯或其混合物。
[0006]在另一实例中，提供一种三维打印套装。该3D打印套装可包括聚合物构建材料和熔合剂。聚合物构建材料可包含大约60重量%至100重量%具有大约20 μm至大约150 μm的平均粒度和大约2%至大约60%的结晶度的聚合物粒子。熔合剂配制物在与聚合物构建材料混合前可包含水性液体连接料、大约0.5重量%至大约30重量%电磁辐射吸收剂和大约5重量%至大约60重量%半透明度调节增塑剂。在形成三维物体后，三维物体的光学透射率可大于聚合物粒子的光学透射率。在一个实例中，聚合物粒子可包括尼龙6粉末、尼龙9粉末、尼龙11粉末、尼龙12粉末、尼龙66粉末、尼龙612粉末、聚乙烯粉末、热塑性聚氨酯粉末、聚丙烯粉末、聚酯粉末、聚碳酸酯粉末、聚醚酮粉末、聚丙烯酸酯粉末、聚苯乙烯粉末、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚缩醛或其混合物。电磁辐射吸收剂可以大约1重量%至大约10重量%存在于熔合剂中并可选自红外吸收着色剂、近红外吸收着色剂或炭黑颜料；或两者。在另一实例中，半透明度调节增塑剂可包括对甲苯磺酰胺、间甲苯磺酰胺、邻甲苯磺酰胺或其混合物。在再一实例中，3D打印套装可进一步包括包含细化化合物的细化剂配制物。
[0007]在再一实例中，三维打印套装可包括聚合物构建材料、熔合剂配制物和增塑剂配
制物。聚合物构建材料可包含大约60重量%至100重量%可具有大约20 μm至大约15本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种三维打印方法，其包括：将聚合物构建材料作为独立层迭代施加到粉末床上，所述聚合物构建材料包含大约60重量%至100重量%具有大约10 μm至大约150 μm的平均粒度和大约2%至大约60%的结晶度的聚合物粒子；基于三维物体模型，将电磁辐射吸收剂和半透明度调节增塑剂选择性喷射到聚合物构建材料的独立层上；和使粉末床暴露于电磁能以将聚合物构建材料的独立层的部分选择性熔合在一起以形成三维物体，其中在聚合物构建材料包含喷射的半透明度调节增塑剂的位置，所述三维物体表现出大约5%至大约80%的光学透射率。2.权利要求1的方法，其中电磁辐射吸收剂和半透明度调节增塑剂被包含在包含水性液体连接料、电磁辐射吸收剂和半透明度调节增塑剂的熔合剂配制物中。3.权利要求1的方法，其中电磁辐射吸收剂被包含在包含第一水性液体连接料和电磁辐射吸收剂的熔合剂配制物中，且半透明度调节增塑剂被包含在包含第二水性液体连接料和半透明度调节增塑剂的单独的增塑剂配制物中，其中熔合剂配制物和增塑剂配制物可独立喷射到粉末床的聚合物构建材料上。4.权利要求3的方法，其中所述选择性喷射包括：基于三维物体模型，将熔合剂配制物选择性喷射到聚合物构建材料的第一部分和聚合物构建材料的第二部分，但没有喷射到聚合物构建材料的第三部分；和基于三维物体模型，将增塑剂配制物选择性喷射到第一部分而非第三部分，并且其中在第二部分，没有喷射增塑剂配制物或相对于第一部分以较低的量喷射增塑剂配制物，其中在聚合物构建材料的第一部分和第二部分但没有在第三部分形成所述三维物体，并且其中第一部分比第二部分更半透明。5.权利要求1的方法，其中基于三维物体模型，所述方法进一步包括在与电磁辐射吸收剂接触的聚合物构建材料的第一区域和未与电磁辐射吸收剂接触的聚合物构建材料的第二区域之间的边界处将细化剂侧向喷射到独立层上。6.权利要求1的方法，其中使粉末床暴露于电磁能将聚合物构建材料的独立层升温到比聚合物构建材料的熔融温度高大约1℃至大约100℃的温度，并且其中在使粉末床暴露于电磁能的大约30秒内将独立层冷却到比聚合物构建材料的再结晶温度低小于大约1℃的温度。7.权利要求1的方法，其中在其上喷射半透明度调节增塑剂之前作为自由流动粒子的聚合物构建材料的1毫米厚的层表现出0%至大约10%的光学透射率。8.权利要求1的方法，其中所述半透明度调节增塑剂包括对甲苯磺酰胺、间甲苯磺酰胺、邻甲苯磺酰胺、脲、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、4
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羟基苯甲酸甲酯、二甲亚砜、邻苯二甲酸二辛酯、γ
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丁内酯、邻苯二甲酸二辛酯、4
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羟基苯甲酸甲酯、双酚
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A、二甲亚砜、N
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甲基吡咯烷酮、2
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吡咯烷酮、磷酸三
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【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：惠普发展公司，有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：