[发明专利]逐层制造三维物体的方法

说明书

本发明涉及逐层制造三维物体的方法、聚酰胺613的用途以及相应的模制品。 

原型(prototype)的快速提供是最近经常遇到的任务。允许实现该任务的方法称为快速成型/快速制造或加成制造方法。特别适合的方法是在粉末状材料的基础上操作的那些方法，其中通过选择性熔化和硬化来逐层制造期望的结构。在这里不需要用于悬垂和底切的支撑性结构，因为环绕该熔化区域的构造区的平面提供了足够的支撑。同样不需要去除支撑物的后续操作。该方法也适合于小批量制造。选择该构造腔室的温度，以使在构造工序中逐层制造的结构没有翘曲。 

特别适合于快速成型(prototyping)目的的一种方法是选择性激光烧结(SLS)。在该方法中，将腔室中塑料粉末简短且有选择地暴露于激光束下，引起受该激光束照射的所述粉末颗粒熔化。所熔化的颗粒聚结并快速地再硬化形成固体。通过重复暴露不断相继的新施加层，该方法可用于快速且简单地制造三维物体。 

专利US6,136,948和WO96/06881(均属于DTM公司)中全面描述了用于由粉末状聚合物制造模制品的激光烧结(快速成型)方法。该申请中要求保护许多聚合物和共聚物，如聚醋酸酯、聚丙烯、聚乙烯、离聚物和聚酰胺。 

WO01/38061、EP1015214、DE10311438或者WO2005/105412中描述了其它非常适合的方法。 

粉末状的聚酰胺如聚酰胺12(PA12)或聚酰胺11(PA11)通常用于快速成型。如上所述的方法的问题在于所制造的部件(模制品)的机械特性不能令人满意。可通过激光烧结加工的材料具有高弹性模量和低断裂伸长率，或者高断裂伸长率和低弹性模量。对于许多应用，高弹性模量和高断裂伸长率的组合是所希望的。 

因此，本发明的目的是提供一种逐层制造具有高弹性模量和高断裂伸长率以及同时具有高拉伸强度的三维物体的方法。 

令人意外地，已经发现当聚酰胺613(PA613)用作逐层制造三维物体的方法中的粉末时，满足所规定的要求。除由注塑部件得知的PA613的高弹性模量外， 与由注塑法获知的该聚酰胺的特性值相反，激光烧结伴随有所制造部件的断裂伸长率和拉伸强度的增加。考虑到通常用于快速成型的聚酰胺PA11和PA12不满足这些要求，利用聚酰胺PA613实现了所述目的是尤其令人意外的。 

在一个本发明特别优选的实施方式中，聚酰胺PA613作为粉末材料使用。 

因此，本发明提供了使用包含聚酰胺PA613的粉末材料逐层制造三维物体的方法。特别优选的是逐层制造三维物体的方法，所述方法在下述装置中进行，所述装置包括具有高度可调节的构造平台(6)的构造腔室(10)、将聚酰胺(可通过暴露于电磁辐射硬化的PA613粉末层)施涂至所述构造平台(6)的装置(7)、包含发射电磁辐射的辐射源(1)的辐射设备、控制单元(3)和位于所述电磁辐射的射束路径上的透镜(8)。所述透镜(8)适合于辐照对应于所述物体(5)的层位置。 

根据ISO1874-1命名法，聚酰胺613是AABB型脂肪族聚酰胺。其可由己二胺和十三烷二酸制备得到。可使用等摩尔量的二胺和二羧酸；然而，也可以使用过量的所述二胺或者所述二羧酸。 

本发明适合的聚酰胺具有8000至50000g/mol的数均分子量，所述数均分子量通过相对苯乙烯标准样品的凝胶渗透色谱法测定。 

优选的PA613粉末优选彼此独立地具有至少一种下述参数，优选具有全部所述参数，各个测试参数记录在表3至5中。 

体积密度：0.35-0.55g/cm³

粒度(d50)：30-80μm，优选40-75μm 

流动性(pourability)：不超过70s，优选20-30s 

溶液粘度：1.5-2.2，优选1.55-2 

BET：0.01-30m²/g，优选0.1-20m²/g，更优选0.5-20m²/g，非常优选0.75-10m²/g 

熔点(第一加热工序)：205-215℃，优选207-213℃ 

再结晶温度：150-200℃，优选155-190℃，更优选158-180℃。