使用光纤的3D打印灯具制造技术

本发明专利技术提供了一种包括3D打印3D物品(1)的方法，此方法包括：在打印阶段期间沉积3D可打印材料(201)和光纤(610)，以向3D物品(1)提供至少部分地被嵌入3D打印材料(202)中的光纤(610)，其中，在至少部分的打印阶段期间，3D可打印材料(201)包括透光材料(207)，此方法还包括：在打印阶段期间提供包括3D打印材料(202)的光逸出部分(620)，3D打印材料(202)包括透光材料(207)，其中，通过光纤(610)传播的可见光(11)能够经由光逸出部分(620)所包括的3D打印材料(202)从光纤(610)逸出至3D物品(1)的外部。

3-D Printing Lamps Using Optical Fiber

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用光纤的3D打印灯具
本专利技术涉及一种用于制造3D(打印)物品的方法。本专利技术还涉及利用这种方法可获得的3D(打印)物品。另外，本专利技术涉及一种包括这种3D(打印)物品的照明系统。此外，本专利技术还涉及一种3D打印机。
技术介绍
在3D打印技术中使用光纤在本领域中是已知的。例如，WO2015/077262描述了3D打印机输入，该3D打印机输入包括细丝，该细丝包括分离的层或区段。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(特别是包括细丝的输入)。这些输入(特别是细丝)据称能够在所谓的3D打印过程期间通过一个或多个喷嘴同时分层或组合不同材料。这些技术有助于实现更小的层尺寸(毫、微和毫微)、不同层配置以及包含将无法在标准3D打印机方法中可使用的材料的可能性。除此之外，本文献描述了一种基板增强型3D细丝，其中，(多个)基板以如下方式被卷绕编织、编织、折叠、堆叠等：使得在被打印时，基板将随着打印材料的长度而释放。基板可以包括但不限于，碳纤维、光纤、Kevlar纤维和线材。多个基板可以被包含于细丝中。如果打印路径长于被挤出以打印该路径的细丝的长度，那么必须堆叠编织或卷绕纤维。
技术实现思路
在未来10到20年内，数字制造将越来越多地改变全球制造的性质。数字制造的其中一个方面是3D打印。目前，已经开发了许多不同技术以便使用各种材料(诸如陶瓷、金属和聚合物)来生产各种3D打印物体。3D打印也可以被用于生产模具，然后，这些模具可以被用于复制物体。出于制造模具的目的，已经提出了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，该可光聚合材料在每次沉积后固化以形成固体结构。虽然该技术生产光滑表面，但可光固化材料不是非常稳定，而且它们还具有可用于注塑应用的相对较低的导热率。最广泛使用的增材制造技术是被称为熔融沉积成型(FDM)的工艺。熔融沉积成型(FDM)是通常被用于成型、原型制作以及生产应用的增材制造技术。FDM通过将材料铺设成层来实现“增材”原理；塑料细丝或金属线从线圈展开并供应材料以生产部件。可能地(例如，对于热塑性塑料)，细丝在被铺设之前被熔化并被挤出。FDM是快速原型制作技术。FDM的其他术语是“熔丝制造”(FFF)或“细丝3D打印”(FDP)，这些术语被视为等效于FDM等效。通常，FDM打印机使用热塑性细丝，热塑性细丝被加热至它的熔点，然后被逐层地(或实际上是细丝接细丝地)挤出，以创建三维物体。FDM打印机相对快速并且可以被用于打印复杂的物体。FDM打印机相对快速、成本低并且可被用于打印复杂的3D物体。这些打印机被用于使用各种聚合物打印各种形状。该技术还在LED灯具和照明方案的生产中得到进一步开发。将3D打印物体用作照明设备并不简单，这是由于一般地光学组件不易打印或根本不可(以充足质量)打印。因此，可必须设计备选路线以获得也可具有照明功能的3D打印设备。因此，本专利技术的一个方面是提供一种备选的3D打印方法和/或3D(打印)物品，其优选地进一步至少部分地消除了上述缺点中的一个或多个。本专利技术的目的是克服或改良现有技术中的至少一个缺点，或提供有用的备选方案。光纤对于生产装饰性照明很有意义。通过使用光纤，可以容易地将来自固态光源(诸如激光器或LED)的光耦合到纤维中，并且沿着该纤维的长度将光耦合输出。期望以具有成本效益的方式生产定制的发光物体。此外，期望光以期望的图案从物体发射，以用于标志或装饰性照明之目的。因此，在第一方面中，本专利技术提供了一种包括3D打印3D物品(该3D物品也可以被表示为“物品”或“3D打印物品”)(特别是利用熔融沉积成型方法)的方法，该方法包括：在打印阶段期间沉积3D可打印材料和光纤(“纤维”)，以向3D物品提供至少部分地被嵌入3D打印材料中的光纤，其中，在具体实施例中，在至少部分的打印阶段期间，3D可打印材料包括透光材料，该方法还包括：在打印阶段期间提供包括3D打印材料的光逸出部分，该3D打印材料包括透光材料，其中，通过光纤传播的UV辐射、可见光和IR辐射中的一种或多种(特别地至少可见光)可以特别地经由光逸出部分所包括的3D打印材料从光纤逸出至3D物品的外部。利用这种方法，能够提供一种3D打印设备，其允许在3D打印物品的预定位置处的照明点或照明区域，其中，可以以相对较大的选择自由度选择照明点或照明区域的尺度和位置，例如用于装饰灯或功能性照明、用于提供标志等。基本上，整个3D打印物品也可以是发光的，这归因于本专利技术允许光在3D打印物品中良好分布的事实。利用本专利技术，能够(同样)使用光纤提供3D打印灯具。如上文所指示的，本专利技术提供了一种包括3D打印3D物品的方法。本专利技术的方法也可以(因此)包括其他动作，诸如后处理、向3D打印物品添加其他特征，诸如(其他)光学器件、电子器件、光源等。因此，在实施例中，该方法还可以包括后处理阶段，其中，3D打印物品的一个或多个部分可以例如经加热、经溶液浸润等。可以对准备好的3D打印物品执行该后处理和/或可以对准备好的3D打印物品的那些部分执行该后处理，但在打印阶段尚未完成的时候。后处理例如可以被用于使3D打印物品的表面平滑。另外，在实施例中，该方法还可以包括：将光纤与光源功能性地耦合，该光源被配置为产生UV辐射、可见光和IR辐射中的一种或多种，特别地至少可见光。也可以使用术语“辐射地耦合”替代术语“在光学上接触”。术语“辐射地耦合”和类似术语可以特别意指两个物品彼此相关联，使得由物品中的一者提供的至少一部分辐射可以进一步通过至少一部分传播的另一物品。当然，可以光学地耦合多于两个物品。短语“将光纤与光源功能性地耦合”特别表示配置光源和光纤，使得来自光源(在光源使用期间)的光进入光纤并且通过光纤传播。因此，在上下文中，光源也可以被表示为被光学地耦合至光纤。光纤(opticalfiber)或光纤(opticalfibre)特别是柔性透明纤维，例如由拉丝玻璃(drawingglass)(二氧化硅)或塑料制成。因此，在实施例中，光纤包括玻璃材料。通常，纤维的纤芯直径选自20-1000μm(特别是50-400μm，诸如50-200μm)的范围。在相对小的直径的情况下，纤维可以是柔性的并且可弯曲的。纤维可以包括纤芯和包层，尽管在实施例中，纤维可以仅包括纤芯。在一些实施例中，3D打印材料所嵌入的部分纤维不具有包层；在又一实施例中，基本上，整个被嵌入的纤维不具有包层。包层具有的折射率可以小于纤芯的折射率，诸如小至少5％，如，小至少10％光纤可以被光学地耦合至光源。光源可以被配置在3D物品的外部或者可以至少部分地被嵌入3D物品中。因此，在实施例中，光源可以由3D物品包括。因此，在又一方面中，本专利技术还提供了一种照明系统，该照明系统包括：(a)光源，该光源被配置为提供可见光源光；以及(b)如本文中所定义的3D物品，其中，光纤被功能性地耦合至光源。光纤也可以被光学地耦合至多个光源。另外，术语“光纤”也可以指代多根光纤，在实施例中，这些光纤可以不被光学地耦合，并且在其他实施例中，这些光纤中的两根或更多根可以被光学地耦合。因此，在实施例中，3D物品可以包括多根纤维，在另外的实施例中，这些纤维可以被光学地耦合至一个或多个光源。术语“光源”可以指代半导体发光设备，诸如激光器、发光二极管(L本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包括3D打印3D物品(1)的方法，所述方法包括：在打印阶段期间沉积3D可打印材料(201)和光纤(610)，以向所述3D物品(1)提供所述光纤(610)，所述光纤(610)至少部分地被嵌入3D打印材料(202)中，其中，在至少部分的所述打印阶段期间，所述3D可打印材料(201)包括透光材料(207)，所述方法还包括：在所述打印阶段期间提供包括3D打印材料(202)的光逸出部分(620)，所述3D打印材料(202)包括所述透光材料(207)，其中，通过所述光纤(610)传播的可见光(11)能够经由所述光逸出部分(620)所包括的所述3D打印材料(202)从所述光纤(610)逸出至所述3D物品(1)的外部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.21 EP 17157071.61.一种包括3D打印3D物品(1)的方法，所述方法包括：在打印阶段期间沉积3D可打印材料(201)和光纤(610)，以向所述3D物品(1)提供所述光纤(610)，所述光纤(610)至少部分地被嵌入3D打印材料(202)中，其中，在至少部分的所述打印阶段期间，所述3D可打印材料(201)包括透光材料(207)，所述方法还包括：在所述打印阶段期间提供包括3D打印材料(202)的光逸出部分(620)，所述3D打印材料(202)包括所述透光材料(207)，其中，通过所述光纤(610)传播的可见光(11)能够经由所述光逸出部分(620)所包括的所述3D打印材料(202)从所述光纤(610)逸出至所述3D物品(1)的外部。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述打印阶段期间，通过使所述光纤(610)配置有便于光从所述光纤(610)逸出的弯曲半径(r)来进一步提供所述光逸出部分(620)。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述打印阶段期间，通过向所述光纤(610)提供耦出特征(625)来进一步提供所述光逸出部分(620)，以便于光经由所述耦出特征(625)从所述光纤(610)逸出。4.根据权利要求3所述的方法，其中，提供耦出特征(625)包括以下中的一者或多者：(i)去除部分包层(613)以及(ii)在所述光纤(610)中产生缺陷。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述光逸出部分(620)所包括的所述透光材料(207)具有的折射率高于所述光纤(610)的折射率。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括通过改变以下中的一者或多者来在所述打印阶段期间改变所述3D可打印材料(201)的组成：(i)所述3D可打印材料所包括的光反射颗粒(641)的浓度、(ii)所述3D可打印材料(201)所包括的发光材料(642)的浓度、(iii)所述3D可打印材料(201)的折射率、以及(iv)所述3D可打印材料(201)所包括的聚合物材料的组成，以用于向所述3D物品(1)的不同部分提供至少所述光逸出部分(620)。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述光纤(610)包括玻璃材料(611)，以及其中，所述方法包括熔融沉积成型方法，其中，在所述打印阶段期间，利用单个打印头(501)同时沉积所述光纤(610)和所述3D可打印材料(201)。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述透光材料(207)具有第一透射率，其中，在一部分的所述打印阶段期间，所述3D可打印材料(201)包括第二材料(208)，所述第二材料(208)具有低于所述第一透射率的第二透射率，以及其中，所述方法还包括：提供一个或多个光逸出部分(620)和一个或多个部分(630)，所述一个或多个部分(630)不透光，并且在所述一个或多个部分(630)处，无可见光能够经由所述3D打印材料(202)逸出至所述外部，其中，所述一个或多个部分(630)包括所述第二材料。9.一种包括3D打印材料(202)和光纤(610)的3D物品(1)，其中，所述光纤(610)至少部分地被嵌入所述3D打印材料(202)中，其中，所述3D物品(1)包括光逸出部分(620)，所述光逸出部分(620)包括所述3D打印材料(202)，所述3D打...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·A·M·希克梅特，P·A·范哈尔，T·范博梅尔，
申请(专利权)人：昕诺飞控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL