打印方法和系统技术方案

本文公开了一种用于形成三维制品的打印方法和系统。所述方法包含：沉积UV可固化组合物；以及施加UV辐射以固化所述UV可固化组合物从而形成3D结构。所述方法包含：将导电金属油墨组合物沉积在所述3D结构的表面上；以及使所述导电金属油墨组合物在低于所述UV可固化组合物的玻璃转变温度的温度下退火以在所述3D结构上形成导电迹线。所述方法包含：将第二可固化组合物沉积在所述导电迹线上方；以及固化第二可固化组合物以形成具有嵌入其中的所述导电迹线的所述3D印刷制品。

Printing method and system

【技术实现步骤摘要】
打印方法和系统本专利技术涉及一种打印方法。更具体地说，本文的公开内容提供了一种用于在电子装置和三维(3D)表面上制造导线的改进的过程的方法。打印功能性制品是印刷电子器件的扩展，其中交互式和多功能装置被打印而不是被组装。打印形状、形式和结构以及电子器件的能力和其它功能将为汽车和铁路、航空航天、军事、家用电器和许多其它应用的新颖智能部件铺平道路。导电3D印刷制品在制造用于汽车和铁路、航空航天、军事、家用电器和许多其它应用的智能部件方面具有许多应用。这些智能部件包含功能元件，如3D印刷制品中的导电轨道和电子器件。这些功能元件创造了高价值的产品。大多数3D印刷制品由聚合物材料制造而成。为了制造3D印刷结构电子器件，需要与3D打印中使用的结构材料兼容的高度导电材料。导电油墨需要在非常高的温度下退火，这可能导致聚合物3D印刷结构熔化/软化。需要识别与结构材料兼容的导电油墨，以使得能够制造导电3D制品。根据一个实施例，提供了一种用于形成三维(3D)印刷制品的打印方法。所述方法包含：沉积UV可固化组合物；以及施加UV辐射以固化所述UV可固化组合物从而形成3D结构。所述方法包含：将导电金属油墨组合物沉积在所述3D结构的表面上；以及使所述导电金属油墨组合物在低于所述UV可固化组合物的玻璃转变温度的温度下退火以在所述3D结构上形成导电迹线。所述方法包含：将第二UV可固化组合物沉积在所述导电迹线上方；以及固化第二UV可固化组合物以形成具有嵌入其中的所述导电迹线的3D印刷制品。根据一个实施例，提供了一种打印系统。所述打印系统包含：第一三维(3D)打印机，其用于沉积UV可固化组合物；以及第一UV固化设备，其用于固化所述UV可固化组合物以形成3D结构。所述打印系统包含：打印机，其用于将导电金属油墨组合物沉积在所述3D结构的表面上；以及加热器，其用于使所述导电金属油墨组合物在低于所述UV可固化组合物的玻璃转变温度的温度下干燥和退火以在所述3D结构的固化的UV可固化组合物上形成导电迹线。所述打印机系统包含：第二3D打印机，其用于将第二UV可固化组合物沉积在所述导电迹线上方；第二UV固化设备，其用于固化沉积在所述导电迹线上方的所述第二UV可固化组合物以形成具有嵌入其中的导电迹线的3D印刷制品。根据另一个实施例，提供了一种打印方法。所述打印方法包含将导电金属油墨组合物沉积在具有玻璃转变温度的三维(3D)结构的表面上。所述打印方法包含使所述导电金属油墨组合物在低于所述玻璃转变温度的温度下退火以在所述3D结构上形成导电表面。所述打印方法包含：将第二UV可固化组合物沉积在所述导电表面上方；以及固化所述第二UV可固化组合物以形成具有嵌入其中的所述导电表面的3D印刷制品。图1示出了用于本文所公开的各个实施例的打印系统的示意图。图2示出了展示根据本文所公开的各个实施例的方法的流程图。图3示出了用于本文所公开的各个实施例的电导率曲线。图4展示了由本文所公开的实施例制成的天线。尽管阐述实施例的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但特定实例中阐述的数值是尽可能精确地报告的。然而，任何数值固有地含有某些误差，其必然是由它们各自的测试测量中发现的标准差造成的。此外，本文公开的所有范围应理解为涵盖其中包含的任何和所有子范围。例如，“小于10”的范围可以包含最小值零与最大值10之间(并且包含其)的任何和所有子范围，即，具有最小值等于或大于零且最大值等于或小于10的任何和所有子范围，例如1到5。在某些情况下，针对参数所述的数值可以取负值。在这种情况下，表述为“小于10”的范围的实例值可以假设为负值，例如，-1、-2、-3、-10、-20、-30等。本文公开了一种用于形成三维3D印刷制品的打印方法和系统。所述方法包含：沉积UV可固化组合物；以及施加UV辐射以固化所述UV可固化组合物从而形成三维结构。在实施例中，UV可固化组合物是电绝缘的。在实施例中，UV可固化组合物具有等于或小于130℃的玻璃转变温度。在实施例中，UV可固化组合物具有等于或小于120℃的玻璃转变温度。在实施例中，UV可固化组合物具有等于或小于110℃或小于100℃的玻璃转变温度。所述方法包含：将导电金属油墨组合物沉积在所述三维结构的表面上；以及在低于固化的UV可固化组合物的玻璃转变温度的温度下固化所述导电金属油墨组合物以在所述三维结构上形成导电迹线。所述方法包含：将UV可固化组合物沉积在所述导电迹线上方；以及施加UV辐射以固化所述第二UV可固化组合物，从而形成具有嵌入其中的导电迹线的三维印刷制品。在实施例中，所述方法可以包含：将UV可固化组合物沉积在所述导电迹线的一些区域上；固化所述UV可固化组合物；以及沉积和固化其它导电金属油墨层；以及沉积和固化其它UV可固化组合物以构建电子电路。所述方法可以用于制造印刷电子器件，如电子电路系统、天线、电感器和其它电子部件。所述方法包含：将第二UV可固化组合物沉积在电子电路上方；以及施加UV辐射以固化所述第二UV可固化组合物，从而形成具有嵌入其中的电子装置的三维制品。多喷射制造(MJM)是一种喷墨打印方法，其使用压电打印头技术逐层沉积可光固化塑料。UV可固化材料包含丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。这种材料固化时在25℃下的储能模量通常为约1000MPa到约2500MPa。MJM方法用于形成UV可固化材料的3D印刷结构，所述UV可固化材料固化时在25℃下的储能模量为约1000MPa到约2500MPa。通过在UV可固化材料(其固化时在25℃下的储能模量为约1000MPa到约2500MPa)的3D印刷结构内提供部分嵌入的电子电路或导电迹线，可以制造如天线、传感器、电感器、加热器、微系统、印刷电路板、发光二极管等有用的制品。可以通过将如导电迹线和电子器件等功能元件并入3D打印结构中来构建3D制品。这增强了功能性并且创造了高价值的产品。为了制造3D印刷结构电子器件，需要与3D打印中使用的结构材料兼容的高度导电材料。大多数可用的导电油墨需要在非常高的温度下退火，这可能导致聚合物3D印刷结构熔化/软化。需要识别与结构材料兼容的导电油墨，以使得能够制造导电3D制品。本文公开了一种用于产生导电3D印刷制品的方法和系统。通过在3D印刷制品上打印导电迹线或线来制造3D制品。在低于120℃的温度下实现导电金属油墨的热退火以形成导电迹线，或者在实施例中，退火温度可以低于110℃，或者退火温度可以低于100℃，或者在实施例中，退火温度可以是90℃或更低，或者退火温度可以低于80℃或更低，或者退火温度可以低于70℃，或者在实施例中，退火温度可以是60℃或更低。导电迹线的退火温度小于3D结构的玻璃转变温度。在实施例中，导电金属油墨可以光子退火。光子退火使用热脉冲来实现。热脉冲非常快(毫秒)使得3D结构在脉冲期间不会经历显著的温度升高。使3D结构在如此低的温度下退火不会影响3D结构的结构完整性。实现了导电迹线的低电阻。实现这些低电阻的能力表明在用于构建具有嵌入其中的导电迹线的3D印刷制品的UV可固化组合物之间不存在负面相互作用。本文的UV可固化配制品可以包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于形成三维(3D)印刷制品的方法，所述方法包括：/n沉积UV可固化组合物；/n施加UV辐射以固化所述UV可固化组合物从而形成3D结构；/n将导电金属油墨组合物沉积在所述3D结构的表面上；/n使所述导电金属油墨组合物在低于所述UV可固化组合物的玻璃转变温度的温度下退火以在所述3D结构上形成导电迹线；/n将第二UV可固化组合物沉积在所述导电迹线上方；以及/n固化第二UV可固化组合物以形成具有嵌入其中的所述导电迹线的所述3D印刷制品。/n

【技术特征摘要】
20180724 US 16/0432561.一种用于形成三维(3D)印刷制品的方法，所述方法包括：
沉积UV可固化组合物；
施加UV辐射以固化所述UV可固化组合物从而形成3D结构；
将导电金属油墨组合物沉积在所述3D结构的表面上；
使所述导电金属油墨组合物在低于所述UV可固化组合物的玻璃转变温度的温度下退火以在所述3D结构上形成导电迹线；
将第二UV可固化组合物沉积在所述导电迹线上方；以及
固化第二UV可固化组合物以形成具有嵌入其中的所述导电迹线的所述3D印刷制品。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述UV可固化组合物包括：至少一种单官能丙烯酸酯；任选的低聚物，其选自由以下组成的组：双官能丙烯酸酯低聚物、多官能丙烯酸酯低聚物以及其混合物；以及光引发剂。


3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二可固化组合物包括：至少一种单官能丙烯酸酯低聚物；低聚物，其选自由以下组成的组：双官能丙烯酸酯低聚物、多官能丙烯酸酯低聚物以及其混合物；以及光引发剂。


4.根据权利要求1所述的方法，其中在低于120℃的温度下使所述导电金属油墨组合物退火。


5.根据权利要求1所述的方法，其中所述导电金属油墨组合物包括：
至少一种芳族烃溶剂；至少一种脂族烃溶剂；以及
多个金属纳米颗粒。


6.根据权利要求5所述的方法，其中所述芳族烃溶剂选自由以下组成的组：苯基环己烷、甲苯、三甲苯、间二甲苯、乙苯以及其组合。


7.根据权利要求5所述的方法，其中所述脂族烃溶剂选自由以下组成的组：乙基环己烷、甲基环己烷、萜品醇、二环己烷、十氢化萘、环己烷以及其组合。


8.根据权利要求5所述的方法，其中所述多个金属纳米颗粒选自由以下组成的组：Al、Ag、Au、Pt、Pd、Cu、Co、Cr、In和Ni。


9.根据权利要求5所述的方法，其中所述导电油墨组合物包含附着于所述多个金属纳米颗粒的有机稳定化基团。


10.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：在沉积所述第二UV可固化组合物之前，将热固化外涂层沉积在所述退火的导电迹线上方。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·戈雷德玛，C·史密森，B·E·亚伯拉罕，M·N·克雷蒂安，N·乔普拉，K·I·哈弗雅德，
申请(专利权)人：施乐公司，
类型：发明
国别省市：美国;US