用于三维印刷的颗粒组合物制造技术

在本文中的一个实例中提供了三维印刷方法，其包括：(A)形成层，所述层包含：包含聚合物的颗粒和颗粒之间的空腔，其中所述颗粒具有约5μm和约250μm之间的平均直径；(B)将液体悬浮液布置在所述层的至少一部分上，使得液体悬浮液渗入空腔中，其中所述液体悬浮液包含吸收辐射的聚结剂和具有小于或等于约500nm的平均直径的纳米颗粒；(C)通过使经渗透的层暴露于辐射能量来形成对象薄片，其中所述对象薄片包含聚合物基质和聚合物基质内的纳米颗粒，所述聚合物基质包含其中至少一些彼此熔合的聚合物颗粒；以及(D)重复(A)至(C)以形成包含在深度方向上彼此结合的多个对象薄片的三维对象。

Particle composition for three-dimensional printing

An example in this paper provides a three-dimensional printing method, which comprises: (A) forming layer, the layer comprising a cavity between the particles and polymer particles, wherein the particles have an average diameter of between about 5 m and 250 m; (B) a liquid suspension cloth the layer on at least a portion of the liquid suspension into the cavity, wherein the liquid suspension containing a radiation absorbing agent and coalescence is less than or equal to about 500nm of the average diameter of the nano particles; (C) through the permeable layer is exposed to radiation energy to form a thin object, wherein the object sheet contains nano particles and polymer matrix within the polymer matrix, the polymer matrix contains at least some polymer particles fused each other; and (D) repeat (A) to (C) to form inclusion in the depth direction that this node A three-dimensional object that combines slices of multiple objects.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于三维印刷的颗粒组合物
技术介绍
制造三维(“3D”)聚合物部件的方法可以包括光区域印刷法(“LAP”)、选择性激光烧结法(“SLS”)、喷墨粘合剂烧结法、熔融沉积建模法(“FDM”)、立体光刻法(“SLA”)、和数字光投影(“DLP”)烧结法。由这些方法制造的最终3D部件通常在制造工艺的过程中在物理尺寸方面经受至少5％的减少(补偿前)。所述减少通常是由于层的低密度而导致的，所述密度通常为20至50％，并且剩余的层体积由粘合剂或空气空隙占据。附图简要说明提供附图以说明本文中描述的涉及墨水组合物的主题的多个实例，并不意在限制所述主题的范围。附图不必是成比例的。图1提供了说明本文中描述的3D印刷方法的一个实例的示意性流程图。图2提供了说明本文中描述的3D印刷方法的另一个实例的示意性流程图。图3A-3E提供了说明在使用本文中描述的3D印刷方法的一个实例来形成3D对象的对象薄片(slice)的一个实例中所涉及的方法的截面视图的示意性图。图4是可以在如本文中公开的3D印刷方法的一个实例中使用的3D印刷系统的一个实例的简化等距视图。图5提供了描述在本文中描述的LAP法的一个实例中所涉及的方法的流程图。图6提供了说明在一个实例中包含微米尺寸的聚合物颗粒和位于聚合物颗粒之间的多个纳米颗粒的对象薄片的截面的示意图。具体实施方式下文将更详细地描述涉及用于3D印刷的颗粒组合物，特别是通过3D印刷来印刷的致密颗粒组合物的多个实例。在本文中描述的多个实例可以多种方式中的任一种来实施。在实例的一个方面中提供了三维(“3D”)印刷方法，所述方法包括：(A)形成层，所述层包含(i)包含聚合物的颗粒和(ii)颗粒之间的空腔，其中所述颗粒具有约5μm和约250μm之间的平均直径；(B)将液体悬浮液布置在所述层的至少一部分上，使得液体悬浮液渗入空腔中，其中所述液体悬浮液包含吸收辐射的聚结剂和具有小于或等于约500nm的平均直径的纳米颗粒；(C)通过使经渗透的层暴露于辐射能量来形成3D对象的对象薄片，其中所述对象薄片包含聚合物基质和聚合物基质内的纳米颗粒，所述聚合物基质包含聚合物颗粒，并且至少一些所述聚合物颗粒彼此熔合；以及(D)重复(A)至(C)从而形成包含在深度方向上彼此结合的多个对象薄片的3D对象。在实例的另一个方面中提供了三维(“3D”)印刷方法，其包括：(A)形成层，所述层包含：(i)包含热塑性塑料的单分散颗粒和(ii)颗粒之间的空腔，其中所述颗粒具有约10μm和约150μm之间的平均直径；(B)将水性液体悬浮液布置在所述层的至少一部分上，使得液体悬浮液渗入空腔中，其中所述液体悬浮液包含吸收辐射的聚结剂和具有约50nm和约500nm之间的平均直径的纳米颗粒；(C)使经渗透的层暴露于辐射能量，使得聚结剂吸收能量并且使经渗透的层中的至少一些颗粒熔合；(D)使经暴露的层固化，从而形成3D对象的对象薄片，其中所述对象薄片包含聚合物基质和聚合物基质内的纳米颗粒，所述聚合物基质包含熔合的颗粒，并且其中所述对象薄片至少基本上没有空腔；以及(E)重复(A)至(C)从而形成包含在深度方向上彼此结合的多个对象薄片的3D对象。实例的另一个方面中提供了三维(“3D”)印刷系统，其包括：用于形成层的第一装置；用于布置液体悬浮液的第二装置；用于施加辐射能量的能量源；和用于执行指令从而实施下述步骤的控制器：使第一装置形成层，所述层包含：(i)包含聚合物的颗粒和(ii)颗粒之间的空腔，其中所述颗粒具有约5μm和约250μm之间的平均直径；使第二装置将液体悬浮液布置在所述层的至少一部分上，使得液体悬浮液渗入空腔中，其中所述液体悬浮液包含吸收辐射的聚结剂和具有小于或等于约500nm的平均直径的纳米颗粒；以及使能量源对经渗透的层施加辐射能量以形成3D对象的对象薄片，其中所述对象薄片包含聚合物基质和聚合物基质内的纳米颗粒，所述聚合物基质包含其中一些彼此熔合的聚合物颗粒。聚合物颗粒在本文中描述的前述层中的包含聚合物的颗粒可以包含任意合适的材料。这些聚合物颗粒(或为简明而在本文中称为“颗粒”)可以包含具有相同尺寸的单分散颗粒。在本文中，术语“尺寸”可以指长度、宽度、高度、直径等。此外，当涉及多个对象时，在本文中描述的任意尺寸的值可以指统计平均值。术语“单分散”可以指高于至少80％的颗粒具有相同尺寸-例如至少约85％、约90％、约95％、约99％、约99.5％、或更高的颗粒具有相同尺寸。这些可以具有相同的化学组成，或者它们可以具有多种类型的化学组成。颗粒可以包含任意合适的聚合物材料。例如，颗粒可以包含热塑性塑料。适合用于颗粒的聚合物的实例包括聚酰胺、聚苯乙烯、聚乙烯、聚缩醛、聚丙烯、聚碳酸酯、聚氨酯、和前述和/或其他聚合物中的任意两种或更多种的共混物。在一个实例中，在颗粒中使用的聚合物的重均分子量可以为约25,000至约350,000。取决于所涉及的聚合物，其他分子量的值也是可能的。在一个实例中，聚合物包含具有约70,000至约300,000的重均分子量的聚酰胺。聚合物可以包含或者可以是尼龙，例如高分子量的尼龙-例如聚酰胺(“PA”)12、聚酰胺6、聚酰胺8、聚酰胺11、聚酰胺66、和它们的组合。对于在聚合物颗粒组合物中使用的任意聚合物，多分散性(即重均分子量与数均分子量的比率)可以为1至4。颗粒可以具有核-壳配置。核-壳聚合物可以包括具有布置在其上的涂层或层(即壳)的内聚合物颗粒(即核)。单个颗粒的核与壳可以包含不同的聚合物(其具有类似或不同的分子量)，或者可以包含具有不同分子量的相同类型的聚合物。在一个实例中，核包含具有70,000至约300,000的高重均分子量的聚合物，并且壳包含具有约25,000至小于70,000的低重均分子量的聚合物。合适的核聚合物的实例包括尼龙，例如高分子量尼龙-例如聚酰胺12、聚酰胺6、聚酰胺8、聚酰胺11、聚酰胺66、和它们的组合。合适的壳聚合物的实例包括低分子量尼龙，例如聚酰胺12。当选择聚酰胺12用于核与壳两者时，要理解的是，核的重均分子量为约70,000至约300,000，并且壳的重均分子量为约25,000至小于约100,000。在另一个实例中，选择任意低重均分子量聚合物作为核，并且选择任意高重均分子量聚合物作为壳。具有不同聚合物类型的核与壳的核-壳颗粒的实例包括聚酰胺的壳，和选自聚醚酮、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)聚合物、聚氨酯、和丙烯酸类聚合物的核。聚合物颗粒可以具有任意合适的几何形状，包括尺寸和形状。例如，颗粒可以是球状、椭圆体状、立方体状、圆柱体状、多刺状、线状、片状、薄片状等。聚合物颗粒可以具有不规则的几何形状。在一个实例中，本文中描述的聚合物颗粒为球状。本文中，术语“球状”可以涵盖完美球体或近似球形的形状。术语“近似球形”可以指近似于球体但不是完全球形的形状，例如具有偏离完美球形的相对少量的不规则度的形状。因此，本文中的球状颗粒可以指具有至少约0.80-例如至少约0.85、约0.90、约0.95、或更高的球形度的颗粒。粉状层中的颗粒可以具有任意合适的尺寸。例如，颗粒可以具有微米范围内的平均直径。例如，颗粒可以具有至少约1μm-例如至少约5μm、约10μm、约50μm、约100μm、约150μm、约本文档来自技高网...

【技术保护点】
三维(“3D”)印刷方法，其包括：(A)形成层，所述层包含(i)包含聚合物的颗粒和(ii)颗粒之间的空腔，其中所述颗粒具有约5μm和约250μm之间的平均直径；(B)将液体悬浮液布置在所述层的至少一部分上，使得液体悬浮液渗入空腔中，其中所述液体悬浮液包含吸收辐射的聚结剂和具有小于或等于约300nm的平均直径的纳米颗粒；(C)通过使经渗透的层暴露于辐射能量来形成3D对象的对象薄片，其中所述对象薄片包含聚合物基质和聚合物基质内的纳米颗粒，所述聚合物基质包含其中至少一些彼此熔合的聚合物颗粒；以及(D)重复(A)至(C)以形成包含在深度方向上彼此结合的多个对象薄片的3D对象。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.三维(“3D”)印刷方法，其包括：(A)形成层，所述层包含(i)包含聚合物的颗粒和(ii)颗粒之间的空腔，其中所述颗粒具有约5μm和约250μm之间的平均直径；(B)将液体悬浮液布置在所述层的至少一部分上，使得液体悬浮液渗入空腔中，其中所述液体悬浮液包含吸收辐射的聚结剂和具有小于或等于约300nm的平均直径的纳米颗粒；(C)通过使经渗透的层暴露于辐射能量来形成3D对象的对象薄片，其中所述对象薄片包含聚合物基质和聚合物基质内的纳米颗粒，所述聚合物基质包含其中至少一些彼此熔合的聚合物颗粒；以及(D)重复(A)至(C)以形成包含在深度方向上彼此结合的多个对象薄片的3D对象。2.如权利要求1所述的3D印刷方法，其中所述聚合物包含具有约70,000至约300,000的重均分子量的聚酰胺。3.如权利要求1所述的3D印刷方法，其中所述聚合物包含热塑性聚氨酯、PA-11、PA-12、PA-6、PA-8、PA-9、PA-66、PA-612、PA-812、和PA-912中的至少一者。4.如权利要求1所述的3D印刷方法，其中所述聚合物包含聚酰胺、聚苯乙烯、聚乙烯、聚缩醛、聚丙烯、聚碳酸酯、和聚氨酯中的至少一者。5.如权利要求1所述的3D印刷方法，其中所述纳米颗粒包含无机材料。6.如权利要求1所述的3D印刷方法，其中所述纳米颗粒包含氧化物、碳化物、氮化物、和氮氧化物中的至少一者。7.如权利要求1所述的3D印刷方法，其中所述纳米颗粒包含二氧化硅。8.如权利要求1所述的3D印刷方法，其还包括通过刷洗、喷水清洗、声波清洗、和喷砂中的至少一者来从对象薄片中除去未熔合的颗粒。9.如权利要求1所述的3D印刷方法，其还包括在(B)之前，将所述层加热至比聚合物的熔融温度低约5℃和低约50℃之间的温度。10.三维(“3D”)印刷方法，其包括：(A)形成层，所述层包含(i)包含热塑性塑料的单分散颗粒和(ii)颗粒之间的空腔，其中所述颗粒具...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·T·吴，A·埃马姆约梅，A·M·德佩纳，E·D·戴维斯，
申请(专利权)人：惠普发展公司，有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：美国,US