[发明专利]利用基于酚醛聚氨酯的粘合剂体系逐层构造模制体的方法

说明书

本发明涉及一种用于逐层地构造物体的方法，包括至少一种呈固态松散形式的酚醛、异氰酸酯组分和作为液态的待打印的组分的第一溶剂，其中，该溶剂根据本发明的优选实施方式还具有在第一溶剂中溶解的催化剂，本发明涉及相应的构造材料混合物、用于借助3D打印来制造物体的组分体系和根据该方法制造的呈用于金属铸造的模具和型芯形式的三维物体。

技术领域

本发明涉及一种用于逐层地构造物体的方法，包括至少一种呈固态松散形式的酚醛、异氰酸酯组分和作为液态的要打印的组分的第一溶剂，其中，第一溶剂根据本发明的优选实施方式还具有在第一溶剂中溶解的催化剂，本发明还涉及相应的构造材料混合物、用于借助于3D打印制造物体的组分体系和根据该方法制造的用于金属铸造的模具和型芯形式的三维物体。

背景技术

概念“快速成型(Rapid Prototyping)或者3D打印”已知是用于逐层地构造三维模制体的各种方法。借助于该方法能够在没有模制工具的情况下直接由CAD数据制造自身几何形状极其复杂的物体。这以常规的方式不能实现。

根据EP 0882568 B1，为了制造三维物体而首先对于每次印刷工艺逐层地选择性地为松散的模制基础材料、优选康宁砂供给所谓的改性剂。该改性剂例如是酒精或酸，其在后续的固化步骤中的任务为阻碍或者加速热硬化。在应用反应抑制剂的情况下，模制基础材料/粘合剂混合物在形成所期望的模具部分的情况下在加热时在未利用改性剂处理的位置处硬化。与之相反，在应用反应加速剂的情况下，粘合剂和潜在的硬化剂在供给有改性剂的位置处相互反应并且在那里将当时还松散的颗粒粘接成制成的部件。随后，如常规那样，能够为该制成的部件清除松散的、未硬化的模制材料/粘合剂混合物。通常，为EP 0882568B1中描述的由酚醛包裹的康宁砂添加相对于砂数量大约10-15重量百分比的六亚甲基四胺作为构造材料混合物的一部分。其在加热作用下在加工期间分裂为氨和甲醛并且因此引起硬化过程。异氰酸酯组分不是组成成分的一部分。

EP 1324842 B1公开了一种方法，其中为松散的模制基础材料逐层选择性地供给粘合剂并且应当由模制基础材料构造三维物体。在此，类似于喷墨打印机的工作方式，粘合剂涂覆借助于一个细射流或多个细射流的射束来实现。仅当所有用于制造三维物体所必需的层都制造完毕时，才进行硬化。硬化反应例如通过为整个部件流动涂布硬化剂、优选气体来触发。

在WO 01/68336 A2中，粘合剂、例如呋喃树脂、酚醛树脂或Resol酯逐层非选择性地、而是在松散的模制材料的整个工作面上喷射，并且随后同样逐层地通过现在选择性地涂覆硬化剂、如有机酸来硬化。EP 1268165 B1以如下方式改变了该方法：不仅液态的粘合剂、还有液态的硬化剂依次选择性地并且逐层地施加到要硬化的子区域上。

该方法在EP 1509382 B1中发展。粘合剂不再逐层地打印，而是直接与模制基础材料混合。该模制材料粘合剂混合物随后通过选择性地涂覆硬化剂来硬化。

在EP 1638758 B1中反向地进行添加的顺序。首先将模制材料与活性剂(硬化剂)预先混合并且随后逐层地选择性地涂覆粘合剂。另外，作为硬化剂的是酸、例如含水的对甲苯磺酸，并且作为粘合剂的是酚醛树脂、聚异氰酸酯、聚氨酯、环氧树脂、呋喃树脂、聚氨酯聚合物、苯酚聚异氰酸酯、苯酚甲醛糠醇、脲甲醛糠醇、甲醛糠醇、过氧化物、多酚树脂、甲阶酚醛树脂酯、硅酸盐(例如硅酸钠)、盐、石膏、膨润土、水溶性的聚合物、有机酸、糖类或蛋白质。

在DE 102014106178 A1中描述了一种方法，其中模制材料借助于碱性的酚醛树脂、酯和选择性的无机添加剂逐层地硬化。

在DE 102012020000 A1(US20150273572 A1)中描述了一种方法，其中康宁砂形式的构造材料混合物被逐层涂覆并且借助于经由打印头选择性涂覆的溶剂硬化。其公开了多种粘合剂，此外还有酚醛。然而其未公开的是，酚醛借助于溶剂被溶解或部分溶解并且随后与引入到构造材料中的异氰酸酯进行反应。此外，热塑性塑料被称为熔融黏合剂。然而，该申请仅涉及热固性塑料形成的粘合剂。