[发明专利]复合颗粒状构建材料

说明书

本公开涉及复合颗粒状构建材料，包含92重量％至99.5重量％的具有10μm至150μm的平均尺寸和小于2∶1的平均纵横比的聚合物粒子。该复合颗粒状构建材料进一步包含0.5重量％至8重量％的施加至该聚合物粒子表面的具有0.1μm至20μm的平均尺寸和3∶1至100∶1的平均纵横比的强化粒子。

发明背景

在过去几十年中，三维(3D)数字印刷方法——一种增材制造方 法——在不断发展。但是，用于3D印刷的系统在历史上非常昂贵， 尽管这些费用近来已经降低到了更可承受的水平。通常，3D印刷技 术通过允许快速创建用于检查和测试的原型模型改善了产品开发周 期。已经开发了各种用于3D印刷的方法，包括热辅助挤出、选择性 激光烧结(SLS)、熔融沉积建模(FDM)、光刻法等等。因此，继 续开发新的3D印刷技术，包括在提供改进的3D印刷物体的领域。

附图概述

图1是根据本公开的实例的复合颗粒状构建材料粒子的示意图；

图2是根据本公开的替代实例的复合颗粒状构建材料粒子的示意 图；

图3是描绘根据本公开的实例的材料套装和技术的示意图；和

图4是描绘制备根据本公开的实例的复合颗粒状构建材料的方法 的流程图。

发明详述

本公开涉及复合颗粒状构建材料，其为三维(3D)印刷部件提供 强化或增加的强度以及其它改进的物理性质。通常，非球形的较小的 粒子(高纵横比，例如3∶1至100∶1，粒度沿最长轴最高大约30μm) 难以在较大的更对称的粒子的3D构建材料粉末床中均匀铺展为薄 层，因为较小的不对称粒子在逐层粉末床印刷的准备中通过刮刀或辊 寻址时不能保持均匀地分散。通过将这些强化添加剂物理嵌入或附着 到粉末粒子表面上，可以在整个印刷部件中更均匀地发现该强化粒 子，因为该强化粒子在粉末成层过程中不会与聚合物粒子分离。由此， 本公开涉及粉末床3D印刷技术，其中可以制备具有提高的结构性质 的3D部件。基本上，可以包含可熔聚合物(颗粒或粉末)的复合颗 粒状构建材料包含施加(例如粘附、嵌入或附着)到该粒子表面上的 强化粒子，其可以以接收用于熔融该复合颗粒状构建材料的一种或多 种墨水的配置逐层展开。

据此，本公开涉及一种复合颗粒状构建材料，包含92重量％至 99.5重量％的具有10μm至150μm的平均尺寸和小于2∶1的平均纵横 比的聚合物粒子。该复合颗粒状构建材料可以进一步包含0.5重量％ 至8重量％的施加到该聚合物粒子表面上的具有0.1μm至20μm的平 均尺寸和3∶1至100∶1的平均纵横比的强化粒子。“平均尺寸”基于其 中测量该粒子的最长轴的粒度，并对粒度分布取平均值。“纵横比”基 于该粒子的最长轴与该粒子的最短轴相比，其随后在粒子的分布上取 平均值。

在另一实例中，制造复合颗粒状构建材料的方法可以包括在聚合 物溶胀溶剂的存在下混合具有10μm至150μm的平均尺寸和小于2∶1 的平均纵横比的聚合物粒子与具有0.1μm至20μm的平均尺寸和3∶1 至100∶1的平均纵横比的强化粒子。附加步骤可以包括使所述聚合物 粒子溶胀，由此强化粒子嵌在该聚合物粒子的表面上以形成该复合颗 粒状构建材料。

在另一实例中，用于3D印刷的材料套装可以包括复合颗粒状构 建材料和可熔墨水。该复合颗粒状构建材料可以包含92重量％至99.5 重量％的具有10μm至150μm的平均尺寸和小于2∶1的平均纵横比的 聚合物粒子，和0.5重量％至8重量％的施加到该聚合物粒子表面上的 具有0.1μm至20μm的平均尺寸和3∶1至100∶1的平均纵横比的强化 粒子。该可熔墨水可以包含液体连结料，和分散在该液体连结料中的 电磁辐射吸收固体，该电磁辐射吸收固体在与该复合颗粒状构建材料 接触并由电磁能量照射时适于接收来自能量源的电磁能量并与该复 合颗粒状构建材料熔合。