[发明专利]用于数字化制造系统的支撑材料

说明书

技术领域

本发明公开内容涉及用于构建三维(3D)模型的数字化制造系统。尤其是，本发明涉及与数字化制造系统(诸如基于挤出的数字化制造系统)一起使用的支撑材料。

背景技术

基于挤出的数字化制造系统(例如由明尼苏达州(MN)伊甸草原市的Stratasys，Inc.开发的熔融沉积建模系统)用来通过挤出可流动的建模材料以逐层的方式根据3D模型的数字化表示构建3D模型。通过由挤出头承载的挤出尖端挤出建模材料，并按照一定顺序的路线沉积在x-y平面内的基座上。被挤出的建模材料与先前沉积的建模材料熔合，并在温度下降时凝固。随后，挤出头相对于基座的位置沿着z轴线(垂直于x-y平面)逐渐增量，且随后重复该过程，以形成像所述数字化表示的3D模型。

根据表示3D模型的构建数据，挤出头相对于基座的运动在计算机的控制下进行。构建数据通过首先将3D模型的数字化表示划分成多个水平切片层而被获得。随后，对于每个切片层，主机产生用于沉积建模材料的路线的构建路径以形成3D模型。

在通过沉积建模材料层而制造3D模型时，支撑层或结构通常构建在悬空部分的下面或在建对象的腔中，其没有被建模材料自身支撑。支撑结构可以采用与沉积建模材料相同的沉积技术构建。主机产生额外的几何构型作为被形成的3D模型的悬空或自由空间段的支撑结构。随后，根据在构建过程中所产生的几何构型，从第二喷嘴沉积支撑材料。在制造过程中，支撑材料粘结到建模材料上，并且当构建过程完成时可以从完成的3D模型上去除支撑材料。

发明内容

本公开内容的一个方面涉及一种支撑材料原料，所述支撑材料原料用于与数字化制造系统一起使用。所述支撑材料原料包含共聚物，所述共聚物具有第一单体单元，包含羧基；和第二单体单元，包含苯基。所述支撑材料原料还包含聚合物抗冲击改性剂。

本公开内容的另一方面涉及一种与数字化制造系统一起使用的支撑材料原料，其中所述支撑材料原料包含第一共聚物和第二共聚物。所述第一共聚物包含：包含羧基的多个第一单体单元；包含苯基的多个第二单体单元；和包含羧酸酯基的多个第三单体单元。第二共聚物包含多个以环氧封端的羧酸酯基。

本公开内容的另一方面涉及一种用数字化制造系统构建三维模型的方法。所述方法包括：使用基于层的添加技术将支撑材料沉积到所述数字化制造系统的构建腔中以形成支撑结构，其中所述支撑材料包含第一共聚物和聚合物抗冲击改性剂，其中所述第一共聚物包含包含羧基的多个第一单体单元和包含苯基的多个第二单体单元。所述方法还包括使用所述基于层的添加技术将建模材料沉积到所述数字化制造系统的构建腔中以形成所述三维模型，其中所述三维模型包括由所述支撑结构支撑的至少一个悬空区域。所述方法还包括用水溶液从三维模型基本上移除所述支撑结构。

附图说明

图1是用于构建3D模型和支撑结构的数字化制造系统的正面示意图。

图2是用于挤出构建支撑结构的支撑材料的挤出头的构建线的放大部分剖视图。

具体实施方式

如图1所示，系统10是与支撑结构一起使用的用于构建3D模型的数字化制造系统，且包括构建腔12、台板14、构台16、挤出头18以及供给源20和22。用于系统10的适合的系统的例子包括基于挤出的数字化制造系统，诸如由明尼苏达州(MN)Eden Prairie市的Stratasys，Inc.开发的熔融沉积建模系统。构建腔12是封闭的环境，其包括台板14、构台16以及用于构建3D模型(称为3D模型24)和对应的支撑结构(称为支撑结构26)的挤出头18。如下文所述，支撑结构26由可溶在水溶液(诸如碱性水溶液)中的支撑材料形成。这允许在完成构建操作之后从3D模型24容易地移除支撑结构26。

台板14是其上建造了3D模型24和支撑结构26的平台，且期望基于由计算机操作的控制器28提供的信号沿着垂直的z轴线移动。构台16是引导轨道系统，其期望配置成基于由控制器28提供的信号在构建腔12内的水平的x-y平面内移动挤出头18。水平x-y平面是由x轴线和y轴线限定的平面(在图1中未显示)，其中x轴线、y轴线和z轴线彼此正交。在可替代的实施例中，台板14可以配置成在构建腔12内的水平x-y平面内移动，挤出头18可以配置成沿z轴线移动。另外可以使用其它的类似配置，使得台板14和挤出头18中的一个或两者彼此相对移动。