[发明专利]3D打印耐热支撑材料

说明书

本发明涉及3D打印耐热支撑材料，用于在熔融纤丝制造中形成支撑结构的纤丝包括玻璃化转变温度为165℃至350℃的无定形热塑性树脂，以及0.5至4.5wt％的运动粘度为60,000至100,000,000厘沲的高粘度硅酮。用于形成支撑纤丝的组合物表现出纤丝可成形性、增材制造中的可打印性、没有从打印机喷嘴的显著渗出，以及在打印后在室温下易于与构建材料机械分离的理想组合。

技术领域

本发明涉及3D打印耐热支撑材料。

背景技术

熔融纤丝制造(“FFF”)，也称为熔融沉积成型，是一种增材制造技术，其中FFF打印机在热塑性塑料构建材料的层上沉积层，以创建3D模型。在打印期间，每个新层都必须由其下面的层支撑。如果要打印的模型需要支撑(例如，悬垂或桥)以保持其期望形状，则可能需要打印支撑结构以支撑模型，直到模型充分冷却以保持其结构为止。

在FFF过程中，构建材料和支撑材料作为原料以纤丝形式供入FFF打印机。然后，将这些构建和支撑材料纤丝单独加热以各自液化，然后通过单独的喷嘴将其挤出，以实现模型和支撑结构的打印。

随后通过物理分离、溶解或两者的结合从完成的模型中移除支撑结构。

理想的支撑材料必须满足许多不同的，且有时是相互矛盾的要求，包括易于挤出以形成高精度纤丝的能力，被打印以形成支撑结构的能力以及对构建材料的亲和力，其足以能实现在打印过程中支撑构建材料，但又不会如此大以致干扰支撑结构从最终模型中的移除或在从模型中移除支撑结构期间对其造成损坏。

为了使用诸如聚醚酰亚胺树脂的具有高耐热性的构建材料进行打印，需要升高的打印温度来打印这些构建材料。当使用这些高耐热性构建材料进行打印时，支撑材料还必须对这些升高的温度具有足够的抵抗力，以保持足够的刚度，从而为构建材料提供结构支撑。仍然需要表现出这些性能的改进的平衡的耐热支撑材料。

发明内容

一个实施方案是一种制造的制品，包括用于3D打印的纤丝，其中基于纤丝中热塑性树脂和硅酮的总重量，纤丝包含(a)95.5至99.5wt％的无定形热塑性树脂，具有165℃至350℃的Tg，和(b)0.5至4.5wt％的高粘度硅酮，在25℃具有60,000至100,000,000(100million)厘沲(下文称为“cSt”)的运动粘度，并且其中硅酮与热塑性树脂不混溶。

另一个实施方案是一种制造的制品，包括(a)支撑结构，所述支撑结构包含(i)95.5至99.5wt％的无定形的高热热塑性树脂，具有165℃至350℃的Tg，和(ii)0.5至4.5wt％的高粘度硅酮，具有60,000至100,000,000cSt的运动粘度，以及(b)包含第二热塑性树脂的三维模型，其中第二热塑性树脂和高热树脂不同，并且其中支撑结构的至少一部分表面粘附于三维模型的至少一部分表面。

又一个实施方案是一种熔融纤丝制造方法，包括：熔融第一纤丝的一部分以形成熔融形式的第一可热固化材料，并以预定图案分配熔融形式的第一可热固化材料，从而限定三维物体；和熔融第二纤丝的一部分以形成熔融形式的第二可热固化材料，并且与分配第一可热固化材料配合，分配熔融形式的第二可热固化材料以限定用于三维物体的支撑结构，其中第二种可热固化材料包括：基于纤丝中热塑性树脂和硅酮的总重量，(a)95.5至99.5wt％的无定形高热热塑性树脂，具有165℃至350℃的Tg，以及(b)0.5至4.5wt％的高粘度硅酮，具有60,000至100,000,000cSt的运动粘度，并且其中硅酮与热塑性树脂不混溶。

下面详细描述这些和其他实施方案。

具体实施方式

本文所用的术语具有以下含义。

术语“一个(a)”或“一种(an)”是指一个或多个。