可溶性材料和用于三维造型的方法技术

本发明专利技术是一种用于制造三维物体的组合物。所述组合物包括增塑剂和基础聚合物，其中基础聚合物包括羧酸，其中所述组合物可溶于碱性溶液。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及利用添加法造型技术制造三维物体。更具体地，本专利技术涉及在构建物体时通过将可固化材料沉积成预定图案并向三维物体的支撑部提供支撑结构来形成这种三维物体。
技术介绍
添加法造型机基于从计算机辅助设计(CAD)系统提供的设计数据，通过构建造型介质制造三维模型。三维模型用于的功能包括审美判断、验证数学CAD模型、形成坚硬的工具、研究干扰及空间分配、以及测试功能性。一个技术是根据从CAD系统提供的设计数据，通过构建形成模型的多层将可固化的造型材料沉积成预定图案。Crump的美国专利第5,121,329号、Batchelder等人的美国专利第5,303,141号、Crump的美国专利第5,340,433号、Batchelder等人的美国专利第5,402,351号、Danforth等人的美国专利第5,738,817号、Batchelder等人的美国专利第5,764,521号以及Swanson等人的美国专利第6,004,124号中描述了用于通过从挤出头沉积多层可固化造型材料来制造三维模型的设备和方法的实例，所述的所有专利都转让给作为本专利技术受让人的明尼苏达州的Eden Prairie的斯特拉塔西斯公司。造型材料可以以固体形式(例如，以缠绕在供带盘(supply reel)上的柔性纤丝形式或者以实心杆形式)供应到挤出头，如美国专利第5,121,329号中所披露。如美国专利第4,749,347号中所述，造型材料可以可供选择地以液体形式从蓄液池抽出。在任何情况下，挤出头都会从喷嘴将熔融的造型材料挤出到基底上。挤出的材料一层接一层地沉积在CAD模型所限定的区域中。在固化时通过充分的粘结粘附到前一层的可固化材料用作造型材料。己发现热塑性材料尤其适用于这些沉积造型技术。例如，在Helinski的美国专利第5,136,515号、Masters的美国专利第4,665,492号和Masters的美国专利第5,216,616号中描述了用于通过沉积来自喷头的可固化材料来制造三维模型的设备和方法的实例。颗粒以CAD模型所限定的预定图案被引导至特定位置处并沉积及构建，以构造所需物体。在通过添加法技术产生三维物体中，例如，通过沉积多层可固化材料产生三维物体中，这是惯例但不排除支撑层或结构在构造中必须用于悬空部分下或用于物体的凹槽内，从而不直接由造型材料本身进行支撑。例如，如果物体为地下洞穴内部的模型，并且洞穴原型是从地板朝着天花板进行构造的，则钟乳石将需要临时支撑直到完成天花板为止。支撑层或结构因其它原因还需要，例如，使模型可以从基底移走、抵抗模型在部分完成时发生变形的趋势、以及通过构造过程抵抗施加到部分完成的模型的力。支撑结构可以利用与沉积造型材料相同的沉积技术和设备进行构建。该设备，在适当的软件控制下，制造用作用于正形成的物体的悬空或自由空间区段的支撑结构的另外几何形状。支撑材料(support material)从造型设备内的单独的分配头进行沉积，或者通过与沉积造型材料相同的分配头进行沉积。选择支撑材料，以使其可粘附到造型材料上。将模型固定到这种支撑结构上解决了构建模型中的问题，但是产生了在不造成模型损坏的情况下将支撑结构从完成的模型移走的另外的问题。通过在模型与支撑结构之间形成不牢固且可破坏的粘结已解决移走支撑结构的问题，例如在Crump等人的美国专利第5,503,785号中所述。′785专利披露一种方法，由该方法，将与造型材料形成不坚固且可破坏的粘结的材料选择为释放材料(release material)。释放材料以层状方式或作为涂层沿着在物体与其支撑结构之间的界面沉积，使得支撑结构在物体成形之后可以脱离。支撑结构可以由造型材料形成，或者所述支撑结构可以由释放材料形成。′785专利披露可以用作造型及释放材料的各种材料组合。例如，′785专利披露了可以使用可溶性释放材料，使得保持在模型上的任何这种材料在支撑脱离之后可以通过将模型放置在浴槽内进行移除。披露了水溶性蜡、聚环氧乙烷和二醇基聚合物、聚烯吡咯烷酮基聚合物、甲基乙烯基醚、马来酸基聚合物、聚噁唑啉基聚合物和聚季鎓II(polyquaternium II)以及可溶于溶剂的丙烯酸酯以及硬脂酸类和壬二酸类。可溶性支撑件可以消除在模型表面上形成伤痕，并且可以消除利用力来移除支撑件的需要。在基于挤出的系统中，己实现在层中施加释放材料的一个变化，其中释放材料在构造中以短珠粒片段(称作“穿孔”)施加到支撑结构与模型之间。该穿孔通过限制与模型的接触而积减小支撑层的粘附性，以帮助移除脱离的支撑件。持续地需要提供一种支撑结构，所述支撑结构无需施加力就从三维模型中脱离，并且将不会损坏模型的表面光洁度，并且进一步具有良好的机械强度并可与造型过程和造型材料相容。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于制造三维物体的组合物。所述组合物包括增塑剂和基础聚合物，其中所述基础聚合物包括羧酸，并且其中所述组合物可溶于碱性溶液中。本专利技术进一步涉及一种用于制造三维物体的组合物，其中所述组合物包括含有羧酸的聚合物。所述组合物可溶于碱性溶液中，并且在230℃在1.2千克的负载下根据ASTM D1238进行测试时表现出约10克/10分钟或更小的熔体流动指数。本专利技术进一步涉及一种制造三维物品的方法。所述方法包括将组合物沉积到基底上，其中所述组合物包括从羧酸获得的基础聚合物并使所述组合物可固化。所述组合物可溶于碱性溶液中，并且在230℃在1.2千克的负载下根据ASTM D1238进行测试时表现出约10克/10分钟或更小的熔体流动指数。附图说明图1是将本专利技术的碱溶性材料用作支撑结构，通过纤丝供给挤出设备所形成的模型的示意图；以及图2是图1的模型在实施本专利技术的方法中所使用的碱浴槽中的透视图(部分被剥离)。具体实施例方式采用碱溶性热塑性材料的本专利技术的方法适用于三维造型系统中，其中所述三维造型系统沉积熔融造型材料，所述的熔融造型材料固化以形成物体。通过参考美国专利第5,121,329号和美国专利第6,004,124号中所披露类型的沉积造型系统来描述本专利技术，所述的专利通过引用而结合在此，如同全部列于本说明书中一样。在所述的实施例中，造型材料和支撑材料从挤出头一层接一层地沉积为大体连续的线料，并且以柔性纤丝的形式供应到挤出头。本领域普通技术人员将会理解，本专利技术具有的优势为可以各种其它类型的造型机中实施，并且材料可以以可供选择的形式供应，例如液体、实心杆、粒料或粒状形式。图1显示构建根据本专利技术的由支撑结构28支撑的模型26的挤出设备10。挤出设备10包括挤出头12、材料接收基底14、纤丝供应绕线轴16以及控制器18。用于挤出设备10的适当系统的实例包括Stratasys FDM系统，例如，Stratasys FDM1650、Stratasys FDM2000、Stratasys FDMTitan、Stratasys FDMVantage以及Stratasys FDMMaxum；以及“DimensionSST 3D Printer”；所有系统均可从明尼苏达州的Eden Prairie的斯特拉塔西斯公司。挤出头12相对于在通直或Z方向上移动的基底14在X和Y方向上移动。供应绕线轴16将柔性纤丝20供应到挤出头12。纤丝20典型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造三维物体的组合物，所述组合物包括增塑剂和基础聚合物，所述基础聚合物包括羧酸，其中所述组合物可溶于碱性溶液中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉姆R小普列德埃曼，安德烈L布罗斯，
申请(专利权)人：斯特拉塔西斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]