[发明专利]三维(3D)印刷方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年1月16日提交的国际申请第PCT/EP2014/050841号的优先权，其内容通过引用并入本文。

发明背景

三维(3D)印刷是一种用于由数字模型制造三维立体物的添加印刷方法。3D印刷通常用于快速的产品原型、模具产生和原模(mold master)产生中。因为3D印刷技术涉及材料的连续层的施加，所以其被认为是添加方法。这与通常依赖于材料的除去以生成最终物体的传统的机械加工方法不同。在3D印刷中使用的材料通常需要固化或熔融，这对于一些材料而言可使用热辅助挤出或烧结来完成，而对于其他材料而言可使用数字光投影技术来完成。

附图简述

本公开内容的实例的特征和优点将通过参考以下详细描述和附图而变得明显，其中相同的附图标记对应于相似的组件(尽管也许不相同)。为简便起见，具有先前描述的功能的附图标记或特征可以或可以不结合它们出现在其中的其他附图描述。

图1是图示说明本文所公开的3D印刷方法的一个实例的流程图；

图2A至图2E是使用本文公开的3D印刷方法的一个实例形成3D物体的一个​​层时涉及的步骤的横截面视图；

图3A是使用3D印刷方法的一个实例形成的3D物体的一个实例的横截面视图；

图3B是图3A 的3D物体的透视图；和

图4是可用于如本文所公开的3D印刷方法的一个实例中的3D印刷系统的一个实例的简化等距视图。

详细描述

本文所公开的三维(3D)印刷方法的实例使用光区域处理。在光区域处理期间，将可烧结材料的整个层暴露于辐射，但仅将所述可烧结材料的选定区域熔融并硬化以成为3D物体的层。在本文公开的实例中，结合分散体（coalescent dispersion）选择性地与所述可烧结材料的选定区域接触沉积。本文所公开的一种或多种结合分散体包含水溶性或水可分散性的红外或近红外结合剂（binding agent），其能够渗入所述可烧结材料的层并钝化于所述可烧结材料的外表面上。所述结合剂能够吸收辐射并将吸收的辐射转化成热能，从而熔化或烧结与所述结合剂接触的可烧结材料。这导致所述可烧结材料熔融、结合、固化等以形成所述3D物体的层。

3D印刷方法100的一个实例描绘在图1中。应该理解，图1所示的方法100的每个步骤将在本文中详细地讨论，并且在一些情况下，将结合图1讨论图2A至图2E。

如在图1中的附图标记102所示，方法100的一个实例包括选择用于形成3D物体的结合分散体。所述结合分散体包含水性载体和水溶性或水可分散性的红外或近红外结合剂。

所述水性载体可以是单独的水或水和至少一种助溶剂的组合。当使用助溶剂时，它可以选自任何水溶性有机溶剂，例如2-吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、乙二醇、丙三醇、1,3-丙二醇、2-甲基丙二醇、1,4-丁二醇、吗啉、N-甲基吗啉及其组合。在一个实例中，一种或多种助溶剂的总量可为相对于所述结合分散体的总重量的约1wt%-约40wt%。在另一个实例中，一种或多种助溶剂的总量可为相对于所述结合分散体的总重量的约1wt%-约20wt%。在所述结合分散体的任何实例中，所用水的量构成所述分散体的余量(即，因此所述分散体的总wt%为100)。

所述水溶性或水可分散性的红外或近红外结合剂是化学惰性的，并且能够吸收红外或近红外辐射并将吸收的辐射转化成热能。所述水溶性或水可分散性的红外或近红外结合剂在宽的pH范围内也是热稳定的(例如，对高达至少450℃的温度)。据信，所述水溶性或水可分散性的红外或近红外结合剂的刚性环网络有助于这种稳定性。

存在于所述分散体中的所述水溶性或水可分散性的红外或近红外结合剂的量为相对于所述结合分散体的总重量的约0.1wt%-约50wt%。

所述水溶性或水可分散性的红外或近红外结合剂的实例包括具有连接到其每个侧链的水溶性取代基的萘酞菁或具有连接到其每个侧链的水溶性取代基的酞菁。所述水溶性取代基的实例包括高度极性基团，例如磷酸根（phosphate）、环氧乙烷或磺酸根（sulfonate）。所述水溶性取代基的连接使得萘酞菁或酞菁吸收剂​​可与所述水性载体完全混溶。

此外，所述水溶性取代基的连接使得萘酞菁或酞菁吸收剂​​吸收700nm-1000nm波长。