[发明专利]材料组

说明书

本公开涉及材料组、聚结流体和三维打印系统。示例材料组可包括平均粒度为1微米至300微米的无定形聚合物粉末以及包括降粘剂的聚结流体。

背景技术

在过去的几十年中，三维(3D)数字打印(一种增材制造)的方法继续得到发展。已经开发了各种3D打印方法，包括热辅助挤出、选择性激光烧结、光刻以及其他方法。在选择性激光烧结中，例如，粉末床暴露于来自激光的点热，以在任何需要形成物体的地方熔化粉末。这允许制造使用传统方法难以制造的复杂部件。然而，3D打印系统在历史上一直非常昂贵，尽管最近这些费用已经下降到更实惠的水平。通常，3D打印技术允许快速创建原型模型以进行审查和测试，从而改善产品开发周期。该概念在商业生产能力方面受到一定限制，因为3D打印中使用的材料范围同样受到限制。因此，在3D打印的新技术和材料领域继续进行研究。

附图说明

图1A和1B是根据本公开的示例的聚合物粉末的两个聚结颗粒的示意性截面视图。

图2是根据本公开的示例的无定形聚合物粉末和聚结流体的层的特写侧截面视图。

图3是根据本公开的示例的打印有聚结流体的无定形聚合物粉末层以及热聚结流体和细化流体的特写侧截面视图。

图4是根据本公开的示例在用聚结流体、热聚结流体和细化流体打印之后的无定形聚合物粉末层的特写侧截面视图。

图5是根据本公开的示例的具有熔融部分和未熔融部分的无定形聚合物粉末层的特写侧截面视图。

图6是根据本公开的示例的三维打印系统的示意图。

附图描绘了当前公开的技术的示例。然而，应该理解，本技术不限于所描绘的示例。

具体实施方式

本公开涉及三维打印领域。更具体地，本公开提供用于三维打印的材料组、系统和流体。在示例性打印方法中，可将热塑性聚合物粉末薄层铺展在床上以形成粉末床。然后可以使用诸如流体喷射打印头的打印头在粉末床的与要形成的三维物体的薄层相对应的部分上打印热聚结流体。然后床可以暴露于电磁辐射熔合源，例如通常整个床。与未打印的粉末相比，热聚结流体可以从熔化源吸收更多的能量。吸收的熔融光能可以转换成热能，使粉末的打印部分熔化并聚结。这可以形成固体层。在形成第一层之后，可以在粉末床上铺展新的聚合物粉末薄层，并且可以重复该过程以形成附加层，直到打印了完整的三维部件。这种三维打印方法可以以高精度实现快速吞吐量。

这种三维打印方法通常可以与半结晶聚合物粉末一起使用。半结晶聚合物的实例包括聚酰胺，例如尼龙6、尼龙11、尼龙12等。这种半结晶聚合物粉末可以通过将聚合物粉末加热到其特征熔点以上而熔化。在上述方法中，这可以通过将热聚结流体打印到一部分粉末上然后将粉末暴露于光源来实现。粉末的打印部分可以加热到聚合物的特征熔点以上，而周围的粉末保持低于特征熔点。因此，半结晶聚合物粉末可用于形成三维打印部件，在粉末床的熔融部分和未熔融部分之间具有良好的选择性。

然而，各种非结晶或无定形聚合物在三维打印领域也是令人感兴趣的。由无定形聚合物粉末形成三维打印部件可能具有挑战性，因为无定形聚合物缺乏特征熔点。不是在特定温度下熔化和熔融，无定形聚合物倾向于在一定温度范围内逐渐软化。因此，当在上述三维打印方法中使用无定形聚合物粉末时，可能难以在不熔合或部分熔合相邻的聚合物颗粒的情况下形成粉末床的熔融部分。结果，由无定形聚合物粉末形成的三维打印部件往往具有差的选择性，聚合物粉末在打印部件周围大量结块。使用其他三维打印方法也会出现此问题。例如，在选择性激光烧结(SLS)方法中，可以使用激光来熔化粉末床的一部分。从熔融颗粒到相邻颗粒的热泄漏会导致相邻颗粒熔融或部分熔融，导致一部分质量差。