在根据选择性沉积增材制造工艺打印3D零件的方法中，使用第一电子照相引擎使可流动材料的第一图像部分显影。使用第二电子照相引擎使弹性材料的第二图像部分显影。第一图像部分相对于第二图像部分配准，以在转印介质上形成包括第一图像部分和第二图像部分的组合图像层。将组合图像层从转印介质输注到3D零件的零件构建表面。弹性材料的粘度(Vr)大于或等于可流动材料的粘度(Vf)的三倍，和/或弹性材料的储能模量(Er)大于或等于可流动材料的储能模量(Ef)的三倍。量(Ef)的三倍。量(Ef)的三倍。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用不同材料的基于选择性沉积的增材制造
[0001]本申请在所有国家的指定申请人、美国国营公司Evolve Additive Solutions公司于以及在所有国家的指定专利技术人、美国公民J.Samuel Batchelder的名义下作为PCT国际专利申请于2020年6月30日提交，并且要求于2019年7月3日提交的美国临时专利申请第62/870,451号的优先权，该专利申请的内容通过援引以其全文并入本文。
技术介绍
[0002]本披露内容涉及用于打印三维(3D)零件和支撑结构的增材制造系统。特别地，本披露内容涉及使用不同材料的选择性沉积增材制造工艺。
[0003]增材制造通常是用于利用物体的计算机模型以增材方式制造三维(3D)物体的方法。增材制造系统的基本操作由以下操作组成：将三维计算机模型切割成薄的截面；将结果转换成位置数据；以及位置数据以控制设备，该设备使用一种或多种增材制造技术以分层方式制造三维结构。增材制造的制造方法需要许多不同的途径，包括熔融沉积成型、喷墨、选择性激光烧结、粉末/粘合剂喷射、电子束熔化、电子照相成像和立体光刻工艺。
[0004]在通过沉积零件材料的层来制造3D零件时，支撑层或结构通常被构建在悬伸部分下方或构造中的物体的腔中，这些悬伸部分或腔不被零件材料本身支撑。可以利用与沉积零件材料的技术相同的沉积技术来构建支撑结构。主计算机生成附加几何形状，充当所形成的3D零件的悬伸段或自由空间段的支撑结构，并且在一些情况下，充当所形成的3D零件的侧壁的支撑结构。支撑材料在制造期间粘附到零件材料上，并且在打印过程完成时可以从完成的3D零件上移除。
[0005]在静电照相3D打印过程中，使用电子照相引擎打印3D零件及其支撑结构的数字表示的切片或使其显影。静电照相引擎通常根据2D电子照相打印过程，使用被配制用于在构建3D零件中使用的带电粉末材料(例如，聚合物调色剂材料)操作。静电照相引擎通常使用涂布有光电导材料层的支撑鼓，其中，在由光源按成像方式暴露光电导层之后，通过静电充电形成静电潜像。静电潜像然后被移动到显影站，在该显影站处，聚合物调色剂被施加到带电区域，或者替代性地被施加到光电导绝缘体的放电区域，以形成表示3D零件的切片的带电粉末材料层。显影的层被转印到转印介质，通过热和压力将该层从转印介质输注到先前打印的层，以构建3D零件。
[0006]除了上述可购买到的增材制造技术之外，已经出现了一种新颖的增材制造技术，其中，首先在成像过程中选择性地沉积颗粒，从而形成与要制造的零件的切片相对应的层，该层可以包括由支撑材料形成的支撑部分。然后，这些层相互结合，从而形成零件和支撑结构。这是选择性沉积工艺，与例如其中成像和零件形成同时发生的选择性烧结相反。选择性沉积工艺中的成像步骤可以使用电子照相术来完成。在二维(2D)打印中，电子照相术(即，静电复印术)是用于在比如打印纸等平面基底上创建2D图像的流行技术。电子照相系统包括涂覆有光电导材料层的导电支撑鼓，其中通过充电然后由光源按成像方式暴露光电导层来形成静电潜像。静电潜像然后被移动到显影站，在该显影站处，调色剂被施加到光电导绝缘体的带电区域，以形成可视图像。形成的调色剂图像然后被转印到基底(例如，打印纸)
上，并且通过加热或压力附着到基底上。
[0007]先前披露的选择性沉积工艺强调了用于形成零件和支撑结构的材料相容的至关重要性，以便正确地执行层构建工艺。具体地，先前披露的选择性沉积工艺要求零件和支撑材料在操作温度范围内具有相似的流变性，包括相似的粘度和相似的储能模量。因此，用于选择性沉积工艺的材料类型已显著限于具有非常相似流变性的材料。
技术实现思路
[0008]本披露内容的实施例涉及在选择性沉积工艺中使用具有不同流变性的材料来形成零件和/或支撑结构。在通过选择性沉积增材制造工艺打印3D零件的方法的一个实施例中，使用第一电子照相引擎使可流动材料的第一图像部分显影。使用第二电子照相引擎使弹性材料的第二图像部分显影。第一图像部分相对于第二图像部分配准，以在转印介质上形成包括第一图像部分和第二图像部分的组合图像层。将组合图像层从转印介质输注到3D零件的零件构建表面。
[0009]在该方法的一个方面，使用轧辊将组合图像层从转印介质转移到3D零件的零件构建表面。弹性材料在辊隙入口温度时具有粘度Vr，该辊隙入口温度对应于组合图像层在轧辊处的表面温度，并且可流动材料在该辊隙入口温度时具有粘度Vf。此外，弹性材料的粘度(Vr)大于或等于可流动材料的粘度(Vf)的三倍。因此，Vr≥3*Vf。
[0010]根据另一个方面，弹性材料在整体温度时具有储能模量Er，该整体温度对应于3D零件的距零件构建表面约50密耳
‑
100密耳深度处的平均温度。可流动材料在整体温度时具有储能模量Ef。弹性材料的储能模量(Er)大于或等于可流动材料的储能模量(Ef)的三倍。因此，Er≥3*Ef。
[0011]定义
[0012]除非另有说明，否则如在此使用的以下术语具有下面提供的含义：
[0013]术语“共聚物”是指具有两种或更多种单体种类的聚合物。
[0014]术语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可以提供某些益处的本专利技术实施例。然而，在相同或其他情况下，其他实施例也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施例的叙述并不意味着其他实施例是无用的，也不旨在将其他实施例排除在本披露内容的专利技术范围之外。
[0015]提及“一种”化合物是指该化合物的一个或多个分子，而不是限于该化合物的单个分子。此外，一个或多个分子可以相同或可以不相同，只要它们属于化合物的类别即可。
[0016]术语“至少一个”和“一个或多个”要素可互换地使用，并且具有包括单个要素和多个要素的相同含义，并且还可以由要素末端的后缀“(s)”表示。
[0017]比如“上方”、“下方”、“顶部”、“底部”等定向取向是参考沿3D零件的打印轴线的方向进行的。在打印轴线是竖直z轴的实施例中，层打印方向是沿竖直z轴的向上方向。在这些实施例中，术语“上方”、“下方”、“顶部”、“底部”等基于竖直z轴。然而，在3D零件的层沿不同的轴线打印的实施例中，术语“上方”、“下方”、“顶部”、“底部”等相对于给定轴线。
[0018]当在权利要求中叙述时，比如用于“提供材料”等术语“提供”不旨在要求所提供的物品的任何特定递送或接收。相反，为了清楚和易于阅读的目的，术语“提供”仅用于叙述将在一个或多个权利要求的后续要素中提及的项。
[0019]术语“选择性沉积”是指一种增材制造技术，其中，一个或多个颗粒层随着时间的推移利用热和压力熔融到先前沉积的层，其中，颗粒熔融在一起形成零件的层，并且还熔融到先前打印的层。
[0020]术语“静电照相术”是指形成和利用潜在静电荷图案，以在表面上形成零件、支撑结构或两者的层的图像。静电照相术包括但不限于使用光能形成潜像的电子照相术、使用离子形成潜像的离子照相术和/或使用电子形成潜像的电子束成像。
[0021]术语“本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于根据选择性沉积增材制造工艺打印3D零件的方法，该方法包括：使用第一电子照相引擎使可流动材料的第一图像部分显影；使用第二电子照相引擎使弹性材料的第二图像部分显影；相对于该第二图像部分配准该第一图像部分，以在转印介质上形成包括该第一图像部分和该第二图像部分的组合图像层；以及使用轧辊将该组合图像层从该转印介质输注到3D零件的零件构建表面；其中：该弹性材料在辊隙入口温度时具有粘度Vr，该辊隙入口温度对应于该组合图像层在该轧辊处的表面温度；该可流动材料在该辊隙入口温度时具有粘度Vf；以及Vr≥3*Vf。2.如权利要求1所述的方法，其中，该辊隙入口温度是180℃
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380℃。3.如权利要求1所述的方法，其中，使用振荡板流变仪测量该弹性材料和该可流动材料的粘度。4.如权利要求3所述的方法，其中，使用以20Hz
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20kHz的频率振荡的该振荡板流变仪测量该弹性材料和该可流动材料的粘度。5.如权利要求4所述的方法，其中，使用以30Hz
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100 Hz的频率振荡的该振荡板流变仪测量该弹性材料和该可流动材料的粘度。6.如权利要求1所述的方法，其中，将该组合图像层输注到零件构建表面包括对该零件构建表面进行加热。7.如权利要求1所述的方法，其中：该弹性材料在整体温度时具有储能模量Er，该整体温度对应于该3D零件的距该零件构建表面约50密耳
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100密耳深度处的平均温度；该可流动材料在该整体温度时具有储能模量Ef；以及Er≥3*Ef。8.如权利要求7所述的方法，其中，该整体温度是60℃
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180℃。9.如权利要求8所述的方法，其中，使用振荡板流变仪来确定该弹性材料和该可流动材料的储能模量。10.一种用于根据选择性沉积增材制造工艺打印3D零件的方法，该方法包括：使用第一电子照相引擎使可流动材料的第一图像部分显影；使用第二电子照相引擎使弹性材料的第二图像部分显影；相对于该第二图像部分配准该第一图像部分，以在转印介质上形成包括该第一图像部分和该第二图像部分的组合图像层；以及将该组合图像层从该转印介质输注到3D零件的零件构建表面；其中：该弹性材料在整体温度时具有储能模量Er，该整体温度对应于该3D零件的距该零件构建表面约50密耳
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100密耳深度处的平均温度；该可流动材料在该整体温度时具有储能模量Ef...
【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：进化添加剂解决方案股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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