[发明专利]由FDM打印的导热复合物及有效散热的策略

说明书

本发明提供了一种用于借助熔融沉积成型来3D打印散热器(100)的方法，该方法包括逐层沉积3D可打印材料，以提供3D打印材料(202)的多个层(322)，由此创建散热器(100)的热接收面(101)，3D打印材料(202)的多个层(322)被配置为与垂直于热接收面(101)的平面(325)平行，其中3D可打印材料包括嵌入3D可打印材料中的颗粒，其中颗粒具有各向异性热导率，其中在3D可打印材料中可用的颗粒的量选自相对于3D可打印材料的总体积的5％体积百分数至40％体积百分数的范围，并且其中3D打印材料(202)的层(322)具有层高度(H)，层高度(H)选自至多800μm的范围。

技术领域

本发明涉及一种用于制造3D(打印)物项的方法，特别地涉及一种用于借助熔融沉积成型来3D打印散热器的方法。本发明还涉及利用此方法可获得的3D(打印)物项。进一步，本发明涉及一种包括此3D(打印)物项的系统，诸如照明系统。

背景技术

导热材料的使用是本领域已知的。例如，WO2016/134984描述了导热复合材料，包括超高分子量(UHMW)聚合物和含量高于约60％重量百分数的填料材料，以及该导热复合材料的用途，包括在熔融沉积成型中和在3D打印中用于制造制品。本发明还涉及在溶液中制备复合材料。该复合材料具有期望的热导率和至少可接受的物理和/或机械性能。

发明内容

在接下来的10到20年内，数字制造将日益改变全球制造的性质。数字制造的一个方面是3D打印。目前，已经开发了许多不同的技术以使用各种材料(诸如陶瓷、金属和聚合物)生产各种3D打印对象。3D打印也可以用于生产模具，模具随后可以用于复制对象。

为了制造模具的目的，已经建议使用聚合物喷射(Polyjet)技术。该技术利用了可光聚合材料的逐层沉积，可光聚合材料在每次沉积之后固化以形成固体结构。虽然这种技术产生了光滑表面，但是可光固化材料不是非常稳定，而且热导率相对较低，难以有效用于注射成型应用。

最广泛使用的增材制造技术是被称为熔融沉积成型(FDM)的工艺。熔融沉积成型(FDM)是一种通常用于成型、原型制造和生产应用的增材制造技术。FDM通过将材料分层铺设而基于“增材”原理工作；塑料长丝或金属丝从线圈展开并且供应材料以生产部件。可能的话，(例如对于热塑性塑料)在铺设之前将长丝熔融并且挤出。FDM是一种快速原型制造技术。FDM的其它术语是“熔融长丝制造”(FFF)或“长丝3D打印”(FDP)，这些术语被认为等同于FDM。一般地，FDM打印机使用热塑性长丝，热塑性长丝被加热至热塑性长丝的熔点然后逐层挤出(或者实际上长丝接长丝)，以创建三维对象。FDM打印机相对快速、低成本，并且可以用于打印复杂的3D对象。这种打印机用于使用各种聚合物打印各种形状。该技术还在LED灯具生产和照明解决方案中进一步开发。

在照明应用中，为了达到LED的最佳功能，有效散热是必要的。基于聚合物材料和导热添加剂的热导体显现出具有相对低的热导率，并且/或显现出基于不容易诸如经由FDM3D打印的材料，或仅可通过特定途径例如经由稀释台3D打印的材料。这同样可以应用于基于聚合物材料和导热添加剂的电导体。进一步，也可以应用于除照明应用之外的其它应用。

因此，本发明的一个方面提供一种优选进一步至少部分地消除上述一个或多个缺点的备选的3D打印方法和/或3D(打印)物项。本发明的目的可以是克服或改善现有技术的至少一个缺点，或提供有用的备选。