[发明专利]3D打印机和用于3D打印机的原料

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求于2014年10月5日递交的、序列号为62/059947、题为“用于3D打印的碳纳米复合物(Nanocarbon Composites for 3D Printing)”，代理人案号为Vasik-14-002的美国临时申请，以及于2015年6月26日递交的、序列号为62/184867、题为“用于3D打印的碳纳米复合物(Nanocarbon Composites for 3D Printing)”，代理人案号为Vasik-15-001的美国临时申请的优先权。以上专利申请的所有内容通过引用并入本文中。

技术领域

本公开一般涉及配置成采用包括金属或高分子化合物以及形成在所述化合物表面的碳涂层作为原料制备三维对象的三维(“3D”)打印机。本公开还涉及所述原料以及其制备方法。本公开进一步涉及通过使用所述打印机和所述原料制备3D复合物对象。本公开还涉及含碳的光固化剂及其制备方法。本公开进一步涉及通过使用所述含碳光固化剂制备导电3D聚合物复合材料。

背景技术

3D打印，也称为添加物(additive)制造，是一种通过在使用许多通用CAD(计算机辅助设计)软件包的计算机软件定义的设计中沉积材料层来构建三维(3D)固体对象的技术。该技术可以制造采用传统技术难以或不能制造的高度定制化的复杂零件和产品。

有若干种主要的3D打印技术，它们的区别主要在于构建层以生成最终的3D对象的方式。一些方法采用熔化或软化的材料以产生层。例如，选择性激光烧结(SLS)和选择性激光熔化(SLM)分别通过采用辐射加热的方法烧结或熔化金属、塑料、陶瓷或玻璃粉末来工作。所述加热通过不同光源发射的位于紫外(UV)，可见，或红外(IR)频段的电磁辐射被所述粉末吸收以及所述辐射能量被转化成热量来进行。典型地，所述光源为照射灯或激光。例如，金属粉末通过纤维激光器发射的IR辐射进行典型的加热。例如，由EOS(德国)制造的流行的M400SLS3D打印机采用功率约为1千瓦的镱纤维(Yb-fiber)激光器在约1070纳米的波长上进行操作。第二组方法，通过熔融沉积成型(FDM)进行示例，通过挤出喷嘴挤压熔融塑料丝或金属线来进行工作。第三组方法如立体平版打印(SLA)和数字光处理(DLP)基于采用在UV、可见光或IR频段中的电磁辐射固化(凝固)液态材料(如光敏聚合物树脂)。典型地，SLA激光器需要较SLS激光器低得多的功率。例如，由Formlabs(Somervile，MA)制造的流行的Form1+3D打印机采用0.12瓦激光器在约405纳米波长下操作。

目前的挑战包括改进可用的3D打印材料，以赋予工业应用所需的先进性能和多功能性，以及使3D打印过程更快。