用于材料挤出增材制造的多层挤出方法技术

一种形成三维物体的方法，包括：使第一聚合物材料(30)移动通过具有多个进料通道的挤出模具(10)的第一进料通道(38)；使第二材料(40)移动通过挤出模具的第二进料通道(38)，其中第二材料包含溶剂、脱模剂、涂料或第二聚合物材料；沿着挤出轴形成多层挤出物(20)，其中多层挤出物包含第一聚合物材料(30)和第二材料(40)，并且其中挤出轴平行于多层挤出物的移动；在平台(2)上以预设的图案沉积多层挤出物的多个层；以及融合多个层以形成三维物体。还公开了包括：三维物体的制品。

Multi layer extrusion method for material extrusion and material gain manufacture

A method includes forming a three-dimensional object: the first polymeric material (30) moving through the extrusion die with multiple feed channel (10) of the first feed channel (38); the second material (40) moving through the extrusion die second feed channel (38), of which second material containing solvents second, release agent, paint or polymer material; forming a multilayer extrusion along the extrusion axis (20), wherein the multi-layer extrusion material includes a first polymeric material (30) and second (40), and wherein the extrusion axis is parallel to the mobile platform in the multilayer extrusion; (2) multi layer pattern on the deposition of multilayer the preset extrudate; and the fusion of multiple layers to form 3D objects. Articles comprising a three-dimensional object are also disclosed.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于材料挤出增材制造的多层挤出方法
技术介绍
增材制造(AM)是一种新的生产技术，其可以转换制造各种各样的物品的方式。AM可以由数字模型来制作几乎任何形状的三维(3D)立体物。通常，这可以通过用计算机辅助设计(CAD)建模软件来创建期望的立体物的数字模型，然后将虚拟蓝图切片成非常小的数字截面来实现。可以在AM机中以顺序分层过程来形成或沉积这些截面以产生3D物体。AM可以具有许多优点，包括显著减少从设计到原型到商用产品的时间。运行设计更改是可能的。AM允许设计者想象不可能通过旧的技术产生的形状。可以将多个部件建造为单一的组件。不需要工具加工。制作这些3D立体物需要最小的能量。其还减少了废物和原材料的量。可以将部件制造得比它们的前身更轻和更耐用。AM还可以有利于生产非常复杂的几何部件。AM还减少了企业的部件库存，因为可以根据需要并现场快速制作部件。材料挤出(一种类型的AM)可以用作用于生产塑料部件的低资本成形方法、和/或用于困难的几何形状的成形方法。材料挤出可以包括挤出型增材制造系统，其用于由3D模型的数字表示，以逐层的方式，通过选择性地分配可流动的材料通过喷嘴或孔口来建造3D模型。在挤出材料以后，可以将其沉积为在基板上的x-y平面中的一连串的路径。挤出的成型材料可以融合到先前沉积的成型材料中，并在冷却时凝固。然后可以沿z轴(垂直于x-y平面)来递增挤出头相对于基板的位置，并且然后可以重复该过程以形成类似数字表示的3D模型。材料挤出可以用于制造最终生产部件、固定装置、和模具，以及制造用于各种各样的产品的原型模型。然而，部件在建造方向上的强度可以受构建物的连续层之间的粘结强度和有效粘结表面积的限制。出于两个原因，这些因素可以是有限的。首先，每个层可以是单独的熔体流。因而，可以减少新层的聚合物链与在前层的那些的混杂。其次，由于在前的层可能已经冷却，所以在层之间的结合可以依靠来自新层的热传导以及用于发生粘合的材料的任何固有的结合性能。层之间的减小的结合还可以导致分层的表面光洁度。在AM部件的生成中，可以通过单独的支撑材料支撑部件的部分。该支撑材料可以单独形成，如挤出和放置，其中模型材料可以受益自支撑结构(例如，当其冷却和凝固时支持模型材料)。一旦AM过程完成，可以从模型除去支撑材料以显露部件。在过去，从部件除去支撑材料包括机械去除支撑件。这种去除可能会损伤沿模型和支撑材料之间的界面的模型表面或以其他方式损害其质量。因此，存在对于能够生产具有改善的美观质量和结构性能的部件(带有以及没有支撑材料两种)的增强的AM方法的需要。
技术实现思路
本专利技术的一种实施方式涉及形成三维物体的方法，包括：使第一聚合物材料移动通过具有多个进料通道的挤出模具的第一进料通道；使第二材料移动通过挤出模具的第二进料通道，其中第二材料包含溶剂、脱模剂、涂料或第二聚合物材料；沿挤出轴形成多层挤出物，其中多层挤出物包含第一聚合物材料和第二材料，并且其中挤出轴平行于多层挤出物的移动；在平台上以预设的图案沉积多层挤出物的多个层；以及融合多个层以形成三维物体。本专利技术的另一种实施方式涉及制品，其包括：三维物体，该三维物体包含由第一聚合物材料制成的部件和由第一聚合物材料制成的支撑件，其中由脱模剂使部件和支撑件分离。上述和其它特征通过以下附图和详细描述来举例证明。上述和其它特征通过以下附图和详细描述来举例证明。附图说明现参照附图，其是示例性实施方式，且其中类似的要素编号相同。图1是可以形成包含第一聚合物材料和第二材料的多层挤出物的挤出模具的截面的图示。图2是可以形成包含第一聚合物材料和第二材料的多层挤出物的挤出模具的截面的图示，其中第二材料可以包含第二聚合物材料。图3是可以形成包含第一聚合物材料、第二材料、和第二聚合物材料的多层挤出物的挤出模具的截面的图示。图4是包含通过增材制造装置沉积的第一聚合物材料和第二材料的多层挤出物的图案的截面的图示。图5是包含通过增材制造装置沉积的第一聚合物材料和第二材料的多层挤出物的图案的截面的图示，其中第二材料可以包含溶剂和脱模剂。图6是通过增材制造装置沉积的多层挤出物的图案的截面的图示，其中多层挤出物包含第一聚合物材料、溶剂、第二聚合物材料、第二溶剂和脱模剂。具体实施方式本文中公开了增材制造成型方法与装置，其能够生产具有相邻模型层之间增加的粘接，以及可替换地，具有模型和支撑材料层之间的降低的粘接的部件。不受理论束缚，认为本文中获得的有利的结果，例如，高强度三维聚合物组件可以通过控制界面粘附(对于更好的性能是正面的且对于更好的支撑件去除的负面的)来实现，可以克服层之间的一些表面张力并且可以导致能够改善部件的表面质量的结合。此外，模型和支撑材料之间的减小的结合可以易于支撑材料去除并改善部件沿模型和支撑材料之间的界面的表面质量。因此，可以制造具有优越的机械和美观特性的部件。如在本说明书和权利要求中所使用的，术语“材料挤出增材制造技术”是指，可以通过任何增材制造技术制成制品，该增材制造技术通过经由喷嘴、孔口、或模具的选择性分配，通过由热塑性材料如单丝、粉末、或粒料以层铺设材料来制成任何形状的三维立体物。例如，可以通过铺设解绕自线圈或沉积自挤出头的塑料丝来制成挤出的材料。这些单丝增材制造技术包括融合沉积成型和熔丝制造以及其它如由ASTMF2792-12a所定义的材料挤出技术。术语“熔融沉积成型”或“熔丝制造”包括通过加热热塑性材料到半液体状态并根据计算机控制的路径将其挤出来逐层构建部件或制品。熔融沉积成型使用成型材料和支撑材料。成型材料包括完成品，且支撑材料包括当过程完成时，可以被机械去除、洗去或溶解的支架的材料。该过程包括在基底沿着Z轴向下移动以及下一层开始以前沉积材料以完成每一层。材料挤出挤出的材料可以由热塑性材料制成。这样的材料可以包括聚碳酸酯(PC)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、丙烯酸橡胶、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、乙烯乙烯醇(EVOH)、液晶聚合物(LCP)、甲基丙烯酸酯苯乙烯丁二烯(MBS)、聚缩醛(POM或缩醛)、聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯(还统称为丙烯酸树脂)、聚丙烯腈(PAN)、聚酰胺(PA，还称为尼龙)、聚酰胺-酰亚胺(PAI)、聚芳醚酮(PAEK)、聚丁二烯(PBD)、聚丁烯(PB)、聚酯如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚己内酯(PCL)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸环己二甲醇酯(PCT)、和聚羟基链烷酸酯(PHA)、聚酮(PK)、聚烯烃如聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)、氟化聚烯烃如聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚砜(PES)、聚砜、聚酰亚胺(PI)、聚乳酸(PLA)、聚甲基戊烯(PMP)、聚苯醚(PPO)、聚苯硫醚(PPS)、聚邻苯甲二酰胺(PPA)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚砜(PSU)、聚苯砜、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚氨酯(PU)、苯乙烯-丙烯腈(SAN)、或包含上述中的至少一种的任何组合。与ABS、SAN、PBT、PET、PCT、PEI、PTFE、或包括上述中的至少一种的组合的聚碳酸酯共混物特别值得注意，以达到期望的性能的平衡如熔体流动、冲击和耐化学性的平衡。材料挤出挤出的材料还可以包括聚碳酸酯共聚物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成三维物体的方法，包括：使第一聚合物材料移动通过具有多个进料通道的挤出模具的第一进料通道；使第二材料移动通过所述挤出模具的第二进料通道，其中所述第二材料包含第一溶剂、脱模剂、和涂料、或第二聚合物材料中的至少一种；沿着挤出轴形成多层挤出物，其中所述多层挤出物包含所述第一聚合物材料和所述第二材料，并且其中所述挤出轴平行于所述多层挤出物的移动；在平台上以预设的图案沉积所述多层挤出物的多个层；以及融合所述多个层以形成所述三维物体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.17 US 62/093,1171.一种形成三维物体的方法，包括：使第一聚合物材料移动通过具有多个进料通道的挤出模具的第一进料通道；使第二材料移动通过所述挤出模具的第二进料通道，其中所述第二材料包含第一溶剂、脱模剂、和涂料、或第二聚合物材料中的至少一种；沿着挤出轴形成多层挤出物，其中所述多层挤出物包含所述第一聚合物材料和所述第二材料，并且其中所述挤出轴平行于所述多层挤出物的移动；在平台上以预设的图案沉积所述多层挤出物的多个层；以及融合所述多个层以形成所述三维物体。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括沿着所述挤出轴的一部分用所述第二材料围绕所述第一聚合物材料。3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，进一步包括在所述图案的预定位置停止所述第二材料的移动。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述第二材料包含所述第一溶剂和所述脱模剂中的至少一种；并且进一步包括将所述第二材料在其通过所述挤出模具时冷却至小于或等于所述第二材料的汽化温度的温度。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述第二材料包含所述第一溶剂。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，进一步包括使第二聚合物材料移动通过所述挤出模具的第三进料通道，并且其中所述多层挤出物进一步包含所述第二聚合物材料。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一溶剂围绕所述第一聚合物材料并且布置为所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料之间的中间层。8.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述第二材料包含所述第二聚合物材料。9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括使所述第二聚合物材料移动通过所述挤出模具的第三进料通道；其中所述多层挤出物进一步包含所述第二聚合物材料；以及沿着所述挤出轴的一部分用所述第二聚合物材料围...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·霍克，杰伦·富兰克林·维斯雅格，基斯·E·考克斯，马尔维卡·比哈里，
申请(专利权)人：沙特基础工业全球技术有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL