一种通过熔丝制造法(FFF)制造三维生胚的方法技术

技术编号：23863044 阅读：115 留言：0更新日期：2020-04-18 15:00

本发明专利技术涉及一种通过熔丝制造法使用至少一种包括涂覆有壳材料(SM)层的芯材料(CM)的纤丝制造三维生胚的方法，以及一种三维挤出打印机(3D打印机)。所述三维挤出打印机包含至少一个喷嘴和至少一个混合元件。本发明专利技术进一步涉及一种通过该方法获得的三维物体和挤出线材。

A method of making three-dimensional embryo by fff

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【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种通过熔丝制造法(FFF)制造三维生胚的方法本专利技术涉及一种通过熔丝制造法使用至少一种包括涂覆有壳材料(SM)层的芯材料(CM)的纤丝制造三维生胚的方法，以及一种三维挤出打印机(3D打印机)。所述三维挤出打印机包含至少一个喷嘴和至少一个混合元件。本专利技术进一步涉及一种通过该方法获得的三维物体和挤出线材。一种最常用的3D打印技术或增材制造技术是熔融沉积成型(FDM)，也称为熔丝制造方法(FFF)。为了制造三维物体，通常将提供在线轴上的热塑性材料的纤丝经由基底上的加热喷嘴逐层沉积。因此，将热塑性材料加热至超过其熔融温度和/或玻璃化转变温度的温度。选择热塑性材料和温度梯度，以便能使其在与基底或挤出的热塑性材料的前一层接触时基本上立即固化。为了形成各层，提供驱动马达以沿着x、y和z轴以预定的模式使基底和/或挤出喷嘴(分配头)相对于彼此运动。US5,121,329首先描述了熔融沉积成型(FDM)。用于制造三维物体的典型材料为热塑性材料。用于制造三维物体的典型材料是热塑性材料。US2014/0134334A1公开了一种用于制造多色三维物体的熔融沉积成型(FDM)方法，并且描述了用喷嘴上游的涂覆单元涂覆热塑性聚合物纤丝，在喷嘴中，纤丝熔融，然后挤出以制造三维物体。由于在挤出工艺期间发生非常少的混合，因此涂料主要保留在挤出材料的表面。WO2012/152511同样描述了一种通过熔融沉积成型(FDM)通过在喷嘴中着色热塑性聚合物线材来制造多色三维物体的方法。该方法中所用的设备包括至少两个打印头，其中一个打印头打印支撑材料，...

【技术保护点】
1.一种通过熔丝制造法使用至少一种纤丝和三维挤出打印机(3D打印机)制造三维生胚的方法，其中：/n至少一种纤丝包含涂覆有壳材料(SM)层的芯材料(CM)，其中：/n芯材料(CM)包含组分(a)至(c)：/n(a)基于芯材料(CM)的总体积为30-80体积％的至少一种无机粉末(IP)，/n(b)基于芯材料(CM)的总体积为20-70体积％的至少一种包含组分(b1)的粘合剂(B)：/n(b1)至少一种聚合物(P)，/n(c)基于芯材料(CM)的总体积为0-20体积％的至少一种添加剂(A)，并且壳材料(SM)包含组分(d)至(f)：/n(d)基于壳材料(SM)的总体积为75-100体积％的至少一种热塑性聚合物(TP)，/n(e)基于壳材料(SM)的总体积为0-20体积％的至少一种无机粉末(IP)，/n(f)基于壳材料(SM)的总重量为0-25体积％的至少一种添加剂(A)，并且3D打印机包含至少一个喷嘴和至少一个混合元件。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170802 EP 17184569.61.一种通过熔丝制造法使用至少一种纤丝和三维挤出打印机(3D打印机)制造三维生胚的方法，其中：
至少一种纤丝包含涂覆有壳材料(SM)层的芯材料(CM)，其中：
芯材料(CM)包含组分(a)至(c)：
(a)基于芯材料(CM)的总体积为30-80体积％的至少一种无机粉末(IP)，
(b)基于芯材料(CM)的总体积为20-70体积％的至少一种包含组分(b1)的粘合剂(B)：
(b1)至少一种聚合物(P)，
(c)基于芯材料(CM)的总体积为0-20体积％的至少一种添加剂(A)，并且壳材料(SM)包含组分(d)至(f)：
(d)基于壳材料(SM)的总体积为75-100体积％的至少一种热塑性聚合物(TP)，
(e)基于壳材料(SM)的总体积为0-20体积％的至少一种无机粉末(IP)，
(f)基于壳材料(SM)的总重量为0-25体积％的至少一种添加剂(A)，并且3D打印机包含至少一个喷嘴和至少一个混合元件。

2.根据权利要求1的方法，其包括步骤a)至e)：
a)将纤丝从线轴供入3D打印机中，
b)在3D打印机中对纤丝进行加热，
c)通过使用混合元件来混合加热的纤丝，
d)通过喷嘴挤出步骤c)中获得的纤丝以获得至少一种挤出的线材，
e)由步骤d)中获得的至少一种挤出线材逐层形成三维生胚。

3.根据权利要求1或2的方法，其中：
i)3D打印机包含至少一个打印头，所述打印头包含至少一个喷嘴和至少一个混合元件，和/或
ii)混合元件为静态混合元件，和/或
iii)混合元件位于喷嘴的内部，和/或
iv)喷嘴的挤出直径<1.5mm，优选<0.8mm。

4.根据权利要求1-3中任一项的方法，其中：
i)在步骤b)中，将纤丝加热至高于至少一种选自至少一种根据组分(B)的粘合剂(B)、至少一种根据组分(b1)的聚合物(P)或至少一种根据组分(d)的热塑性聚合物(TP)的组分的熔融温度的温度，和/或
ii)在喷嘴内部进行根据步骤b)的纤丝加热。

5.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中喷嘴在内部包含至少一个静态混合元件，并且喷嘴和静态混合元件通过选择性激光熔融(SLM)方法制备。

6.根据权利要求1-5中任一项的方法，其中在纤丝中，粘合剂(B)
i)包含基于粘合剂的总重量为50-96重量％的所述至少一种聚合物(P)，
ii)所述至少一种聚合物(P)为聚甲醛(POM)。

7.根据权利要求1-6中任一项的方法，其中在纤丝中，芯材料(CM)中的粘合剂(B)包含组分(b2)和/或(b3)：
(b2)至少一种聚烯烃(PO)，
(b3)至少一种其他聚合物(FP)，在组分(b1)为聚甲醛(POM)的情况下。

8.根据权利要求7的方法，其中在纤丝中，粘合剂(B)包含基于粘合剂(B)的总重量为2-35重量％的组分(b2)，和/或基于粘合剂(B)的总重量为2-40重量％的组分(b3)。

9.根据权利要求1-8中任一项的方法，其中：
i)纤丝的直径为1.5-3.5mm，优选为2.0-3.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·T·库平，L·韦勒，F·A·弗尔克曼，S·M·希洛，D·鲁兹，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE

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