通过喷墨来打印三维物体的方法和系统技术方案

3D(三维)喷墨打印包括用于下述项的技术：在打印过程中蒸发载体液体而分散剂的至少一部分保留在被打印层中；在烧结所述第一层之前和/或在打印第二层之前，蒸发第一层中的分散剂；使用水平辊平整被打印物体的上层；以及，打印物体的各层，每层具有物体和支撑部分，从而在具有支撑的物体中特别地形成负角度的支撑和模具。和模具。和模具。

【技术实现步骤摘要】
通过喷墨来打印三维物体的方法和系统


[0001]本专利技术一般地涉及3D(三维)打印。

技术介绍

[0002]3D(三维)打印市场正在迅速成熟(2014)。3D打印或增材制造(additive manufacturing，AM)是主要通过增材工艺从而用于制造来自3D模型或其它电子数据源的几乎任何形状的3D物体的各种工艺之任一种，在所述增材工艺中连续的材料层在计算机控制下被敷设。3D打印机是一种工业机器人。
[0003]常规工艺包括：采用紫外(UV)激光固化光敏聚合物的立体光刻，利用紫外灯固化光敏聚合物的喷墨打印机，金属烧结(比如选择性激光烧结和直接金属激光烧结)，塑料挤出技术，以及在粉末上液体粘结剂的沉积。
[0004]3D打印被用于下述用途：比如产品开发、数据可视化、快速原型设计、专门制造和生产(分批生产、大规模生产、以及分布式制造)。使用领域很多，包括：建筑、施工(AEC)、工业设计、汽车、航空航天、军事、工程、牙科和医疗行业、生物技术(人体组织替代品)、时装、鞋类、珠宝、眼镜、教育、地理信息系统、食品以及诸多其它领域。

技术实现思路

[0005]根据本专利技术实施方案的教导，提供一种用于打印物体的方法，包括以下步骤：
[0006](a)打印至少一种墨的第一层，所述至少一种墨的每一者包括：
[0007](i)具有载体沸点温度(T1)的载体；
[0008](ii)具有分散剂沸点温度(T2)的分散剂；和
[0009](
ⅲ
)具有粒子烧结温度(T3)的粒子，
[0010](b)同时维持所述第一层的温度(TL)在预定义温度范围内，
[0011](c)其中，所述预定义温度范围是高于所述载体沸点温度的下限([T1])并且低于所述分散剂沸点温度的上限([T2])([T1]<TL<[T2])，从而蒸发所述载体而所述分散剂保留在所述第一层中。
[0012]根据本专利技术实施方案的教导，提供一种用于打印物体的方法，包括以下步骤：
[0013](a)打印至少一种墨的第一层，所述至少一种墨的每一者包括：
[0014](i)具有载体沸点温度(T1)的载体；
[0015](ii)具有分散剂沸点温度(T2)的分散剂；和
[0016](
ⅲ
)具有粒子烧结温度(T3)的粒子，
[0017](b)蒸发所述分散剂的至少一部分；和
[0018](c)执行从包括以下项的组中选择的后续操作：
[0019](i)至少部分地烧结所述第一层；和
[0020](
ⅱ
)通过在所述第一层上打印所述至少一种墨的后续层从而重复步骤(a)。
[0021]在一个可选的实施方案中，所述打印是经由至少一个打印头喷射所述至少一种
墨。在另一可选的实施方案中，所述打印头的至少一个是根据所述第一层的内容而被调制。
[0022]在另一可选的实施方案中，所述载体是液体，所述粒子是用于构造所述物体的材料并且被分散在所述载体液体中，以及所述分散剂被溶解在所述载体液体中、附着到所述粒子的表面、并且抑制所述粒子的彼此聚结(agglomeration)。
[0023]在另一可选的实施方案中，进一步包括下述步骤：在蒸发所述分散剂的至少一部分的所述步骤之前，蒸发所述载体。在另一可选的实施方案中，在所述载体被蒸发之后，所述分散剂将所述粒子彼此结合(binds)。在另一可选的实施方案中，在所述载体被蒸发后，所述分散剂抑制所述粒子的彼此烧结。在另一可选的实施方案中，所述打印是选择性的，打印到属于所述物体的所述第一层的一部分的区域。在另一可选的实施方案中，所述物体被打印在由隔热材料制成的托盘上。
[0024]在另一可选的实施方案中，所述物体的上表面的温度(TS)比所述载体沸点温度T1高至少4％，从而在所述物体的打印点阵(lattice)中创建多孔结构。在另一可选的实施方案中，所述下限([T1])包括在开氏度下比所述载体沸点温度(T1)低20％。在另一可选的实施方案中，所述上限([T2])为在开氏度下比所述分散剂沸点温度(T2)高或低20％。
[0025]在另一可选的实施方案中，所述维持步骤是通过使用从包括以下项的组中选择的源：加热的托盘；在所述物体上方的电磁(EM)辐射源；和热气体。
[0026]在另一可选的实施方案中，所述打印是选择性的，打印到属于所述物体的所述第一层的一部分的区域，并且所述电磁辐射源是非选择性的，照射其上所述物体正被打印的整个区域。
[0027]在另一可选的实施方案中，进一步包括下述步骤：蒸发所述分散剂的至少一部分。在另一可选的实施方案中，进一步包括下述步骤：至少部分地烧结所述粒子。在另一可选的实施方案中，进一步包括下述步骤：在至少一种墨的所述第一层上打印所述至少一种墨的后续层。
[0028]在另一可选的实施方案中，蒸发所述分散剂的所述步骤是通过使用从包括以下项的组中选择的EM辐射源：加热灯；激光；聚焦的线形激光束；扫描的聚焦的铅笔形激光束；来自线形白炽灯泡的聚焦的光；来自气体放电灯灯泡的聚焦的光；闪光灯；紫外(UV)光源；可见光源；和红外(IR)光源。
[0029]在另一可选的实施方案中，所述打印是选择性的，打印到属于所述物体的所述第一层的一部分的区域，并且所述电磁辐射源是非选择性的，照射其上所述物体正被打印的整个区域。在另一可选的实施方案中，所述扫描的激光束是根据所述层的内容而被调制。
[0030]在另一可选的实施方案中，至少两种墨被打印，所述至少两种墨的每一者包括不同类型的粒子，并且所述至少两种墨的每一者的局部比例由所述第一层的规范确定。
[0031]在另一可选的实施方案中，所述粒子是选自包括以下项的组中：金属；金属氧化物；金属碳化物；金属合金；无机盐；聚合物粒子；聚烯烃(Polyolefin)；和聚合物(4
‑
甲基
‑1‑
戊烯)(poly(4
‑
methyl 1
‑
pentene))。
[0032]在另一可选的实施方案中，在至少部分地烧结所述物体的所述步骤之后，然后通过在所述第一层上打印所述至少一种墨的后续层从而重复步骤2(a)。在另一可选的实施方案中，催化剂被添加至所述第一层。在另一可选的实施方案中，所述催化剂是经由从包括以下项的组中选择的技术而被添加：在所述墨的至少一者中包含所述催化剂；从所述第一层
的上方喷射呈气态形式的所述催化剂；从所述第一层的上方喷射呈液体形式的所述催化剂；从所述第一层的上方喷洒(spraying)呈气态形式的所述催化剂；以及从所述第一层的上方喷洒呈液体形式的所述催化剂。
[0033]在另一可选的实施方案中，所述催化剂是选自包括以下项的组中：卤素化合物；和氯化铜化合物。
[0034]根据本专利技术实施方案的教导，提供一种用于打印物体的系统，包括：至少一个打印头，其配置成打印至少一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于打印物体的方法，包括以下步骤：(a)打印至少一种墨的第一层，所述至少一种墨的每一者包括：(i)具有载体沸点温度(T1)的载体；(ii)具有分散剂沸点温度(T2)的分散剂；和(
ⅲ
)具有粒子烧结温度(T3)的粒子，(b)同时维持所述第一层的温度(TL)在预定义温度范围内，(c)其中，所述预定义温度范围是高于所述载体沸点温度的下限([T1])并且低于所述分散剂沸点温度的上限([T2])([T1]<TL<[T2])，从而蒸发所述载体而所述分散剂保留在所述第一层中。2.一种用于打印物体的方法，包括以下步骤：(a)打印至少一种墨的第一层，所述至少一种墨的每一者包括：(i)具有载体沸点温度(T1)的载体；(ii)具有分散剂沸点温度(T2)的分散剂；和(
ⅲ
)具有粒子烧结温度(T3)的粒子，(b)蒸发所述分散剂的至少一部分；和(c)执行从包括以下项的组中选择的后续操作：(i)至少部分地烧结所述第一层；和(
ⅱ
)通过在所述第一层上打印所述至少一种墨的后续层从而重复步骤(a)。3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述打印是经由至少一个打印头喷射所述至少一种墨。4.如权利要求3所述的方法，其中，所述打印头的至少一个是根据所述第一层的内容而被调制。5.如权利要求1或2所述的方法，其中，(a)所述载体是液体，(b)所述粒子是用于构造所述物体的材料并且被分散在所述载体液体中，以及(c)所述分散剂被溶解在所述载体液体中，附着到所述粒子的表面，并且抑制所述粒子的彼此聚结。6.如权利要求2所述的方法，进一步包括下述步骤：在蒸发所述分散剂的至少一部分的所述步骤之前，蒸发所述载体。7.如权利要求5或6所述的方法，其中，在所述载体被蒸发之后，所述分散剂将所述粒子彼此结合。8.如权利要求5或6所述的方法，其中，在所述载体被蒸发之后，所述分散剂抑制所述粒子的彼此烧结。9.如权利要求1或2所述的方法，其中，打印是选择性的，打印到属于所述物体的所述第一层的一部分的区域。10.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述物体被打印在由隔热材料制成的托盘上。11.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述物体的上表面的温度(TS)比所述载体沸点温度T1高至少4％，从而在所述物体的打印点阵中创建多孔结构。12.如权利要求1所述的方法，其中，所述下限([T1])包括在开氏度下比所述载体沸点
温度(T1)低20％。13.如权利要求1所述的方法，其中，所述上限([T2])为在开氏度下比所述分散剂沸点温度(T2)高或低20％。14.如权利要求1所述的方法，其中，所述维持步骤是通过使用从包括以下项的组中选择的源进行：(i)加热的托盘；(
ⅱ
)在所述物体上方的电磁(EM)辐射源；和(
ⅲ
)热气体。15.如权利要求14所述的方法，其中，打印是选择性的，打印到属于所述物体的所述第一层的一部分的区域，并且所述电磁辐射源是非选择性的，照射其上所述物体正被打印的整个区域。16.如权利要求1所述的方法，进一步包括下述步骤：(c)蒸发所述分散剂的至少一部分。17.如权利要求16所述的方法，进一步包括下述步骤：(d)至少部分地烧结所述粒子。18.如权利要求1所述的方法，进一步包括下述步骤：(c)在至少一种墨的所述第一层上打印所述至少一种墨的后续层。19.如权利要求16或2所述的方法，其中，蒸发所述分散剂的所述步骤是通过使用从包括以下项的组中选择的EM辐射源：(
ⅰ
)加热灯；(ii)激光；(
ⅲ
)聚焦的线形激光束；(
ⅳ
)扫描的聚焦的铅笔形激光束；(v)来自线形白炽灯泡的聚焦的光；(
ⅵ
)来自气体放电灯灯泡的聚焦的光；(vii)闪光灯；(
ⅷ
)紫外(UV)光源；(ix)可见光源；和(x)红外(IR)光源。20.如权利要求19所述的方法，其中，打印是选择性的，打印到属于所述物体的所述第一层的一部分的区域，并且所述电磁辐射源是非选择性的，照射其上所述物体正被打印的整个区域。21.如权利要求19所述的方法，其中，所述扫描的激光束是根据所述层的内容而被调制。22.如权利要求1或2所述的方法，其中，至少两种墨被打印，所述至少两种墨的每一者包括不同类型的粒子，并且所述至少两种墨的每一者的局部比例由所述第一层的规范确定。23.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述粒子是选自包括以下项的组中：(a)金属；
(b)金属氧化物；(c)金属碳化物；(d)金属合金；(e)无机盐；(f)聚合物粒子；(g)聚烯烃；和(h)聚烯烃聚合物(4
‑
甲基
‑1‑
戊烯)。24.如权利要求2所述的方法，其中，在至少部分地烧结所述物体的所述步骤之后，然后通过在所述第一层上打印所述至少一种墨的后续层从而重复步骤2(a)。25.如权利要求1或2所述的方法，其中，催化剂被添加至所述第一层。26.如权利要求25所述的方法，其中，所述催化剂是经由从包括以下项的组中选择的技术而被添加：(a)在所述墨的至少一者中包含所述催化剂；(b)从所述第一层的上方喷射呈气态形式的所述催化剂；(c)从所述第一层的上方喷射呈液体形式的所述催化剂；(d)从所述第一层的上方喷洒呈气态形式的所述催化剂；以及(e)从所述第一层的上方喷洒呈液体形式的所述催化剂。27.如权利要求25所述的方法，其中，所述催化剂是选自包括以下项的组中：(a)卤素化合物；和(b)氯化铜化合物。28.一种用于打印物体的系统，包括：(a)至少一个打印头，其配置成打印至少一种墨的第一层，所述至少一种墨的每一者包括：(i)具有载体沸点温度(T1)的载体；(ii)具有分散剂沸点温度(T2)的分散剂；和(
ⅲ
)具有粒子烧结温度(T3)的粒子，(b)控制器，其被配置成维持所述第一层的温度(TL)在预定义温度范围内，(c)其中，所述预定义温度范围是高于所述载体沸点温度的下限([T1])并且低于所述分散剂沸点温度的上限([T2])([T1]<TL<[T2])，从而蒸发所述载体而所述分散剂保留在所述第一层中。29.一种用于打印物体的系统，包括：(a)至少一个打印头，其配置成打印至少一种墨的第一层，所述至少一种墨的每一者包括：(i)具有载体沸点温度(T1)的载体；(ii)具有分散剂沸点温度(T2)的分散剂；和(
ⅲ
)具有粒子烧结温度(T3)的粒子，(b)控制器，其被配置用于：(
ⅰ
)蒸发所述分散剂的至少一部分；和(ii)执行从包括以下项的组中选择的后续操作：
(A)至少部分地烧结所述第一层；和(B)通过在所述第一层上打印所述至少一种墨的后续层从而重复步骤(a)。30.如权利要求28或29所述的系统，其中，所述打印头的至少一个是配置成经由喷射来打印所述至少一种墨的喷墨头。31.如权利要求30所述的系统，其中，所述打印头的至少一个是根据所述第一层的内容而被调制。32.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈南，
申请(专利权)人：XJET有限公司，
类型：发明
国别省市：