用于3D打印设备中的能烧结的进料制造技术

本发明专利技术涉及适用于3D打印设备中的丝状体，其中丝状体包含金属和/或陶瓷粉末、热塑性粘合剂和添加剂。本发明专利技术也涉及一种制备成型体的方法，包括使用根据本发明专利技术的丝状体打印生坯成型体的步骤。也提供根据本发明专利技术的丝状体用于3D打印设备中的用途，以及可通过混合金属和/或陶瓷粉末和热塑性粘合剂生产的生坯。本发明专利技术也涉及本发明专利技术的粘合剂用于生产在3D打印设备中使用的丝状体的用途。

Sintered material for 3D printing equipment

The present invention relates to a filament suitable for use in a 3D printing device, wherein the filaments include a metal and / or ceramic powder, a thermoplastic binder and an additive. The invention also relates to a method for preparing a molded body, including the use of filamentous green printing according to the invention the step of molding. According to the present invention also provides the use for filamentous 3D printing equipment, and through the green mixed metal and / or ceramic powder and thermoplastic adhesive production. The present invention also relates to the use of the adhesive of the present invention for the production of filaments used in 3D printing equipment.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及适用于3D打印设备中的丝状体(filament)，其中丝状体包含金属和/或陶瓷粉末、热塑性粘合剂和添加剂。本专利技术也涉及一种制备成型体的方法，包括使用本专利技术的丝状体打印生坯成型体(shapedgreenbody)的步骤。也提供根据本专利技术的丝状体用于3D打印设备中的用途，以及可通过混合金属和/或陶瓷粉末和热塑性粘合剂生产的生坯。本专利技术也涉及本专利技术的粘合剂用于生产在3D打印设备中使用的丝状体的用途。专利技术背景在80年代后期，开发了粉末注塑方法，包括金属注塑(MIM)和陶瓷注塑(CIM)。在这些方法中，细粉状的金属或陶瓷材料与可检测量的粘合剂材料混合以形成“进料”，其能通过塑料加工设备按照公知的注塑成型工艺处理。成型方法允许在单个操作中以高体积成型复杂的部件。这些方法的最终产物是用于各种工业和应用中的常规组分物品。在这些方法中，成型步骤涉及使用注塑机，并形成所谓的生坯。这种生坯进行进一步的步骤，其中通常在生坯被加热到金属或陶瓷组分的烧结温度之前至少部分地除去粘合剂。许多用于形成原型例如3D打印机的现代方法也需要使用进料。但是，在这些方面中，已经发现用于3D打印设备的进料需要不同的性能，如下所述。形成用于3D打印设备的进料并不是简单的，这是因为需要调节许多参数。最终的进料产物必须特别满足成功进行3D打印所需的柔性、劲度、粘附性和粘度。在3D打印领域中，熔融沉积成型(FDM)方法日益增加地用于生产消费品，保证改进3D印刷产品的质量。熔融沉积成型是一种常用于模制、原型设计和制造应用的添加剂生产技术。FDM是快速原型设计技术，这是机械制造技术之一，其中涉及挤出进料材料的挤出方法。通常，FDM通过将材料按照层铺展来操作。已经知道体积流量误差会损害印刷产品的质量。热塑性丝状体本身对于FDM挤出机流量的可变性方面有显著影响。换句话说，根据其材料，进料丝状体对体积流量误差做出贡献。另外，不希望受限于任何理论，认为在机械设计方面，发现丝状体直径的尺寸和公差在确定挤出机的流动特性方面有十分重要的影响。理想的是，所用丝状体的直径可以最小化，并且可以更严谨的直径公差生产丝状体以减少体积流量误差。而且，在开发新进料方面，需要选择复合材料以具有合理优良的机械和热性能，以及它们的混合能力和与粘合剂的表面粘合性。考虑到上述方面，需要新的用于3D打印设备的进料，其可以成型为具有恒定直径的丝状体，并且也满足其他材料要求，例如足够的硬度，合适的粘度，优良的挤出性能，以及在印刷线料之间的优良粘合性。粘附性是至少一种性能，通过此性能，适用于3D打印设备的进料区别于常规用于粉末注塑(PIM)或粉末挤出模塑(PEM)方法中的那些进料。适用于3D打印的进料需要在各个线料之间的优良粘合能力，从而以高分辨率和优良的重现性生产3D结构。但是，进料的这种性能不能有利地用于粉末模塑(PIM)或粉末挤出模塑(PEM)，特别是如果这些应用涉及光滑的压延机、狭缝式口型或相似的装置时。实际上，在PIM或PEM应用中，这种粘附性不是所需要的，并且通常通过制备不具有此性能的特定进料来避免，例如通过包含抗粘附性的添加剂。本专利技术的目的是提供新的适用于3D打印设备的进料材料，其能满足上述标准。专利技术概述为了解决上述问题，本专利技术提供适用于3D打印设备中的丝状体，其中丝状体包含以下组分或由以下组分组成：(a)金属(例如铝或钢)和/或陶瓷粉末；(b)热塑性粘合剂，其包含热塑性聚合物和至少一种增塑剂；和(c)基于丝状体总重量计的0-10重量％的添加剂。本专利技术的另一方面涉及制备成型体的方法，此方法包括以下步骤：(i)使用根据本专利技术的丝状体和3D打印设备打印生坯成型体；(ii)从生坯成型体除去至少一部分的增塑剂；和(iii)烧结从步骤(ii)得到的生坯成型体以得到所述成型体。也提供根据本专利技术的丝状体用于3D打印设备中的用途。在另一个方面，本专利技术也涉及生坯，其可以通过混合根据本专利技术的金属和/或陶瓷粉末和根据本专利技术的热塑性粘合剂制备。另一方面也提供根据本专利技术定义的粘合剂用于生产在3D打印设备中使用的丝状体的用途。专利技术详述在详细描述本专利技术之前，应当理解的是，本专利技术不限于这里所述的特定的方法、原型设计和试剂，这里描述的这些可以变化。也应当理解的是，这里使用的术语仅仅为了描述具体实施方案的目的，并不限制本专利技术的范围，本专利技术范围将仅仅由所附权利要求限定。除非另有说明，这里使用的所有技术和科学术语是与本领域技术人员常规理解的含义相同的。在以文中更详细地说明本专利技术的不同方面。除非另有说明，每个所述方面可以与任何其它一个或多个方面组合。特别是，任何优选或有利的特征可以与任何其它所述的一个或多个优选或有利特征组合。在本申请中引用一些文献。这里引用的每个文献(包括所有专利、专利申请、科学出版物、产品说明书、指南、DIN命名等)，不论是在上文或下文中，都全部引入本文以供参考。它们都不理解为使得这些公开内容先于之前披露的专利技术。下文提供一些化学术语的定义。这些术语将在说明书的其余部分中各自使用情况下分别具有所限定的意义和优选的含义。术语\烷基\表示饱和的直链或支化碳链。优选，这里使用的烷基是C1-C22烷基，更优选是C1-C10烷基，即具有1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个碳原子，例如选自甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基和癸基。烷基是任选被取代的。术语\醇\表示具有一个或多个羟基的化合物。例如C8-C36烷基醇是被一个或多个羟基取代的C8-C36烷基。这里使用的脂肪醇表示直链脂族伯醇。本专利技术提供适用于3D打印设备中的新型丝状体，例如熔融沉积成型设备。出人意料地发现，这些丝状体显示粘度和硬度性能以及在打印时足够粘合性的理想组合。因此，在第一方面中，本专利技术提供适用于3D打印设备中的丝状体，其中丝状体包含以下组分或由以下组分组成：(a)金属(例如铝或钢)和/或陶瓷粉末；(b)热塑性粘合剂，其包含热塑性聚合物和至少一种增塑剂；和(c)基于丝状体总重量计的0-10重量％的添加剂。本专利技术的丝状体优选包含至多8重量％、6重量％、4重量％、2重量％或至多1重量％的添加剂，基于丝状体总重量计。本专利技术丝状体成分的优选用量列在下表中，其中所列成分的总和是100重量％，基于丝状体的总重量计：根据应用，可以有利地包含粘度改进剂或润滑剂作为添加剂。如果包含粘度改进剂，则其优选选自：苯乙烯-丁二烯的氢化共聚物，乙烯-丙烯共聚物，聚异丁烯，氢化苯乙烯-异戊二烯聚合物，氢化异戊二烯聚合物，聚甲基丙烯酸酯，聚丙烯酸酯，聚烷基苯乙烯，链烯基芳基共轭二烯共聚物，聚烯烃，酯，官能化聚烯烃，被马来酸酐和胺的反应产物官能化的乙烯-丙烯共聚物，被胺官能化的聚甲基丙烯酸酯，与胺反应的苯乙烯-马来酸酐共聚物，聚甲基丙烯酸酯聚合物，酯化聚合物，乙烯基芳族单体和不饱和羧酸或其衍生物的酯化聚合物，烯烃共聚物，乙烯-丙烯共聚物，聚异丁烯或它们的混合物。如果要包含润滑剂作为添加剂，则硬脂酸可以用于此目的。在其它应用中，添加剂不是必要的。因此，最优选的是，本专利技术的丝状体不包含添加剂。这将使得在丝状体中包含最大量的金属和/或陶瓷粉末，这是有利的，因为这将减少打印的原型在烧结时的体积变化。如果丝状体不包含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于3D打印设备中的丝状体，其中丝状体包含以下组分或由以下组分组成：(a)金属和/或陶瓷粉末；(b)热塑性粘合剂，其包含热塑性聚合物和至少一种增塑剂；和(c)基于丝状体总重量计的0‑10重量％的添加剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种适用于3D打印设备中的丝状体，其中丝状体包含以下组分或由以下组分组成：(a)金属和/或陶瓷粉末；(b)热塑性粘合剂，其包含热塑性聚合物和至少一种增塑剂；和(c)基于丝状体总重量计的0-10重量％的添加剂。2.根据权利要求1的丝状体，其中金属和/或陶瓷粉末是能烧结的。3.根据权利要求1或2的丝状体，其中热塑性聚合物是选自聚氨酯，聚酰胺，聚乙烯基吡咯烷酮，聚丙烯酸酯，聚烯烃，和它们的混合物。4.根据权利要求3的丝状体，其中聚酰胺是选自共聚酰胺、聚酰胺11、聚酰胺12、聚醚-嵌段酰胺，和它们的混合物。5.根据权利要求1-4中任一项的丝状体，其中增塑剂能通过在至少20℃下使用有机溶剂提取而至少部分地从丝状体除去。6.根据权利要求1-5中任一项的丝状体，其中至少一种增塑剂是取代的或未取代的芳族或杂芳族羧酸酯或它们的混合物。7.根据权利要求1-6中任一项的丝状体，其中所述至少一种增塑剂是羟基苯甲酸酯的混合物。8.根据权利要求7的丝状体，其中羟基苯甲酸酯是羟基苯甲酸与支化或直链醇形成的酯，其中醇是选自支化或直链的C8-C22醇和它们的混合物，优选选自2-丙基庚基醇、异癸基醇、1-二十二醇、1-十八醇、1-十二醇、2-乙基己基醇和它们的混合物。9.根据权利要求7或8的丝状体，其中羟基苯甲酸酯是对-羟基苯甲酸酯。10.根据权利要求1-9中任一项的丝状体，其中至少一种增塑剂是酯的混合物，和其中酯的混合物包含在20℃下为固体的酯和在20℃下为液体的酯，或仅仅包含在20...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·多特，M·杰克尔，J·沃德曼，
申请(专利权)人：埃默里油脂化学有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE