用于熔融沉积建模的包括电子部件的细丝制造技术

一种用于制造包括电子部件(40)的3D物品(10)的方法，其中该方法包括利用熔融沉积建模(FDM)3D打印机(500)打印3D可打印材料(201)以提供所述3D物品(10)的步骤，其中3D可打印材料(201)包括所述电子部件(40)。熔融沉积建模(FDM)3D打印机包括打印机喷嘴，并且该方法还包括步骤：在打印机喷嘴的上游提供3D可打印材料的细丝，其中细丝包括用于容纳电子部件的腔，以及在3D打印喷嘴的上游创建细丝和电子部件的组件。

Filaments including electronic components for molten deposition modeling

A method for manufacturing a 3-D object (10) including an electronic component (40) includes the steps of printing a 3-D printable material (201) to provide the 3-D object (10) using a Fused Deposition Modeling (FDM) 3-D printer (500), wherein the 3-D printable material (201) includes the electronic component (40). Fused Deposition Modeling (FDM) 3-D printers include printer nozzles, and the method also includes steps: providing threads of 3-D printable material upstream of printer nozzles, including cavities for holding electronic components, and creating threads and components upstream of 3-D printer nozzles.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于熔融沉积建模的包括电子部件的细丝
本专利技术涉及一种用于制造3D物品的方法。
技术介绍
具有输入的3D打印在本领域中是已知的。例如，WO2015077262描述了包括细丝的3D打印机输入，细丝包括分离的层或段。这些输入，特别是包括细丝的输入，可以通过共挤出、微层共挤出或多组分/分形共挤出来制备。这些输入并且具体是细丝能够在所谓的3D打印过程中通过一个或多个喷嘴同时分层或组合不同的材料。这些技术有助于更小的层尺寸(毫米、微米和纳米)不同的层配置，以及合并材料的潜力，否则这些材料在标准3D打印机方法中将是不能使用的。
技术实现思路
在未来10到20年内，数字加工将越来越多地改变全球制造业的性质。数字加工的一个方面是3D打印。目前，已经开发了许多不同的技术，以便使用各种材料(例如陶瓷、金属和聚合物)生产各种3D打印物体。3D打印也可用于生产模具中，模具然后可用于复制物体。为了制造模具的目的，已经提出使用聚合物喷射技术。该技术利用可光聚合材料的逐层沉积，其在每次沉积后固化以形成固体结构。虽然这种技术产生光滑的表面，但光固化材料不是非常稳定，并且它们还具有相对低的导热率，可用于注塑应用。最广泛使用的增材制造技术是已知为熔融沉积建模(FDM)的过程。熔融沉积建模(FDM)是一种通常用于建模、原型制作和生产应用的增材制造技术。FDM通过层叠材料来实现“增材”原理；塑料细丝或金属线从线圈解绕并供应材料以生产零件。可能地，(例如对于热塑性塑料)在铺设之前将细丝熔化并挤出。FDM是一种快速成型技术。FDM的其他术语是“熔丝加工”(FFF)或“细丝3D打印”(FDP)，其被认为等同于FDM。通常，FDM打印机使用热塑性细丝，其被加热至其熔点，然后逐层(或实际上是逐个细丝)挤出，以创建三维物体。FDM打印机相对较快，可用于打印复杂的物体。可特别适合作为3D可打印材料的材料可选自由金属、玻璃、热塑性聚合物、硅氧烷等组成的组。尤其是，3D可打印材料包括(热塑性)聚合物，(热塑性)聚合物选自由ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)、尼龙(或聚酰胺)、醋酸酯(或纤维素)、PLA(聚乳酸)、对苯二甲酸酯(如PET聚对苯二甲酸乙二醇酯)、丙烯酸(聚甲基丙烯酸酯、有机玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯、PMMA)、聚丙烯(或聚丙烯P)、聚苯乙烯(PS)、PE(例如膨胀-高冲击-聚乙烯(或聚乙烯P)、低密度(LDPE)、高密度(HDPE))、PVC(聚乙烯氯化物)、聚氯乙烯等组成的组。可选地，3D可打印材料包括选自由脲醛，聚酯树脂，环氧树脂，三聚氰胺甲醛，聚碳酸酯(PC)，橡胶等组成的组的3D可打印材料。可选地，3D可打印材料包括选自由聚砜、聚醚砜、聚苯砜、酰亚胺(如聚醚酰亚胺)等组成的组的3D可打印材料。术语“3D可打印材料”还可以指两种或更多种材料的组合。通常，这些(聚合物)材料具有玻璃化转变温度Tg和/或熔融温度Tm。在3D可打印材料离开喷嘴之前，3D可打印材料将被加热到至少玻璃化转变温度的温度，并且通常至少是熔融温度。因此，在具体实施例中，3D可打印材料包括具有玻璃化转变温度(Tg)和/或熔点(Tm)的热塑性聚合物，并且打印机头动作包括将接收器物品中的一个或多个接收器物品和沉积在接收器物品上的3D可打印材料加热到至少为玻璃化转变温度的温度，特别是达到至少为熔点温度的温度。在又一个实施例中，3D可打印材料包括具有熔点(Tm)的(热塑性)聚合物，并且打印机头动作包括将接收器物品中的一个或多个接收器物品和沉积在接收器物品上的3D可打印材料加热到至少为熔点的温度。可以使用的材料的具体实例可以是例如选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚苯乙烯(PS)、木质素、橡胶等组成的组。FDM打印机相对快速，成本低，可用于打印复杂的3D物体。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灯具和照明解决方案的生产中得到进一步发展。然而，为了包括电子部件，传统的解决方案可能使生产过程复杂化，因为正在构造的3D打印物体可能必须离开打印阶段以包括电子部件。此外，对于电连接，可以采用导电聚合物，但这似乎使打印过程复杂化，并且当需要高导电性时可能相对昂贵。因此，本专利技术的一个方面是提供一种替代的3D打印方法，其优选地进一步至少部分地消除了一个或多个上述缺点。WO2015/077262似乎描述了3D打印机喷嘴或热端，其挤出3D打印机偏转的输出流，其中所述输出包括附加元件，例如电子的、光学的、磁的、金属的、生物的、结构的、耐用的、热的、医疗的、光伏的或药物的。电子部件可以被定义为用于影响电子或其相关领域的电子系统中的任何基本分立设备或物理实体。尤其是，电子部件具有两个或更多个电端子(或引线)(除了可以仅具有一个端子的天线之外)。因此，本文建议使用用于FDM打印机的细丝，FDM打印机包含诸如LED的分立元件。本文提出使用具有内含物的预先配置的细丝，其中可以放置(物体诸如)LED。为此，可以使用驱动打印机以生产3D物体的软件来生成指令，该指令用于配置细丝以将物体放置在期望的位置。因此，在第一方面，本专利技术提供了一种用于制造3D物品的方法，该3D物品包括电子部件，例如固态光源，其中该方法包括利用熔融沉积建模(FDM)3D打印机(本文也称“3D打印机”)，(3D)打印3D可打印材料以提供所述3D物品的步骤，其中3D可打印材料包括所述电子部件。熔融沉积建模(FDM)3D打印机包括打印机喷嘴，并且该方法还包括：在打印机喷嘴的上游提供3D可打印材料的细丝，以及在打印机喷嘴的上游创建细丝和电子部件的组件。利用这种方法，可以在一次运行中打印细丝和电子部件二者。尽管可以使用两个(或更多)打印机头，但是使用两个打印机头不是必须的。甚至更多的是，没有必要从平台上移除正在构造的3D打印物体和/或引入例如另一种用于在平台上引入电子器件的机器人设备。此外，利用本方法，电子器件可以完全嵌入3D打印物体中，并且在实施例中还可以被定向。因此，利用基于(聚合物)细丝与一种或多种电子部件结合的本专利技术，这样的一种或多种电子部件与细丝材料一起被打印，即作为可打印材料提供并打印在基板上或在基板上已经3D打印的层上。电子部件可包括有源或无源电子部件。有源电子部件可以是任何类型的电路元件，其具有电控制电子流动的能力(电控制电力)。其实例是二极管，尤其是发光二极管(LED)。LED在本文中也用更通用的术语固态照明设备或固态光源表示。因此，在实施例中，电子部件包括有源电子部件。尤其是，电子部件包括固态光源。有源电子部件的其他示例可以包括功率源，诸如电池、压电器件、集成电路(IC)和晶体管。在其他实施例中，电子部件可包括无源电子部件。不能通过另一电信号控制电流的部件称为无源器件。电阻器、电容器、电感器、变压器等可以被认为是无源器件。在一个实施例中，电子部件可以包括RFID(射频识别)芯片。RFID芯片可以是无源的或有源的。尤其是，电子部件可包括固态光源(诸如LED)、RFID芯片和IC中的一个或多个。术语“电子部件”还可以指多个相同或多个不同的电子部件。电子部件可以具有或不具有电气布线(进一步还参见下文)。用于执行根据本专利技术的方法的3D打印机被配置为组装包括细丝的电子部件。该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造3D物品(10)的方法，所述3D物品(10)包括电子部件(40)，其中所述方法包括利用熔融沉积建模(FDM)3D打印机(500)打印3D可打印材料(201)以提供所述3D物品的步骤，其中所述3D可打印材料(201)包括所述电子部件(40)，其中所述熔融沉积建模(FDM)3D打印机(500)包括打印机喷嘴(502)，其中所述方法还包括步骤：在所述打印机喷嘴(502)的上游提供3D可打印材料(201)的细丝(320)，以及在所述打印机喷嘴(502)的上游创建所述细丝(320)和所述电子部件(40)的组件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.02 EP 16172557.71.一种用于制造3D物品(10)的方法，所述3D物品(10)包括电子部件(40)，其中所述方法包括利用熔融沉积建模(FDM)3D打印机(500)打印3D可打印材料(201)以提供所述3D物品的步骤，其中所述3D可打印材料(201)包括所述电子部件(40)，其中所述熔融沉积建模(FDM)3D打印机(500)包括打印机喷嘴(502)，其中所述方法还包括步骤：在所述打印机喷嘴(502)的上游提供3D可打印材料(201)的细丝(320)，以及在所述打印机喷嘴(502)的上游创建所述细丝(320)和所述电子部件(40)的组件。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电子部件(40)包括有源电子部件。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述电子部件(40)包括固态光源(141)。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述细丝(320)包括用于容纳所述电子部件(40)的腔(331)，并且其中所述方法还包括在所述打印机喷嘴(502)上游将所述电子部件(40)布置在所述腔(331)中的步骤。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括在所述打印机喷嘴(502)上游将所述电子部件(40)压入所述细丝(320)中的步骤，并且其中在将所述电子部件(40)压入所述细丝(320)中之前，所述细丝(320)在所述电子部件(40)将要被布置的位置(...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·A·M·希克梅特，T·范博梅尔，
申请(专利权)人：飞利浦照明控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL