一种用于利用基于选择性沉积的增材制造系统来打印三维零件的零件材料具有组合物，该组合物具有热塑性弹性体(TPE)聚合物和表面改性剂。TPE聚合物是聚醚嵌段酰胺(PEBA)。零件材料以粉末形式提供，该粉末形式具有D90/D50粒度分布和D50/D10粒度分布，每种粒度分布的范围是约1.00至约2.0，其中，零件材料被配置用于在基于选择性沉积的增材制造系统中使用，该基于选择性沉积的增材制造系统具有用于以逐层方式打印三维零件的层输注组件。方式打印三维零件的层输注组件。方式打印三维零件的层输注组件。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于基于选择性沉积的增材制造的热塑性弹性体材料及其制造方法
[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，以及在所有国家的指定专利技术人、美国公民Maura A.Sweeney和美国公民Susan LaFica以及美国公民Mark E.Mang和美国公民Joseph E.Guth的名义下作为PCT国际专利申请于2020年6月26日提交，并且要求于2019年6月26日提交的美国临时专利申请号62/866,743的优先权，该临时申请的内容通过引用以其整体并入本文。
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，本披露内容涉及热塑性弹性体消耗材料，该热塑性弹性体消耗材料作为零件材料用于在基于选择性沉积的增材制造系统中使用以打印3D零件。
[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]除了上述可商购获得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；然后将这些层相互粘合，从而形成零件。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布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。
技术实现思路
[0007]本披露内容的一方面涉及一种利用基于选择性沉积的增材制造系统来打印三维零件的零件材料。零件材料包括粉末形式(其中颗粒利用表面改性剂处理)的热塑性弹性体(TPE)聚合物。粉末具有D90/D50粒度分布和D50/D10粒度分布，每种粒度分布的范围为约1.00至约2.0，其中，零件材料被配置用于在基于选择性沉积的增材制造系统中使用，该基于选择性沉积的增材制造系统具有用于以逐层方式打印三维零件的层输注组件。TPE聚合物可以是聚醚嵌段酰胺(PEBA)。
[0008]本披露内容的另一方面涉及一种粉末形式的零件材料，该零件材料用于利用基于选择性沉积的增材制造系统来打印3D零件。零件材料具有组合物，该组合物包括利用表面改性剂处理过的TPE、占零件材料的约0.1重量％至约10重量％的流动控制剂、以及占零件材料的约0.05重量％至约10重量％的吸热器。粉末具有D90/D50粒度分布和D50/D10粒度分布，每种粒度分布的范围为约1.00至约2.0，其中，零件材料被配置用于在基于选择性沉积的增材制造系统中使用，该基于选择性沉积的增材制造系统具有用于以逐层方式打印三维零件的层输注组件。TPE聚合物可以是聚醚嵌段酰胺(PEBA)。
[0009]本披露内容的另一方面涉及一种利用基于选择性沉积的增材制造系统来打印三维零件的方法，该基于选择性沉积的增材制造系统具有层显影引擎、转印介质和层输注组件。该方法包括向基于电子照相术的增材制造系统提供零件材料，该零件材料在组成上包括利用表面改性剂处理过的TPE聚合物颗粒。该粉末具有D90/D50粒度分布和D50/D10粒度分布，每种粒度分布的范围为约1.00至约2.0。该方法还包括：将零件材料充电至Q/M比，其具有负电荷或正电荷以及范围为约5微库仑/克至约50微库仑/克的量值；以及利用层显影引擎使三维零件的层从带电零件材料显影。该方法包括将显影的层从电子照相术引擎吸引到转印介质，并且利用转印介质将被吸引的层移动到层输注组件。该方法还包括：随着时间的推移，通过层输注组件利用热和压力将移动的层输注到三维零件的先前打印的层。TPE聚合物可以是聚醚嵌段酰胺(PEBA)。
[0010]本披露内容的另一方面涉及一种制造热塑性弹性体颗粒的方法，这些热塑性弹性体颗粒被配置用于在基于选择性沉积的增材制造系统中使用，该方法包括将热塑性弹性体溶解在有机溶剂中形成有机中间组合物，并且向有机中间组合物中加入水溶液。该方法包括提供TPE颗粒、以及将这些TPE颗粒在约5微米至约50微米之间分级并且利用表面改性剂处理这些TPE颗粒。该方法包括热塑性弹性体具有D90/D50粒度分布和D50/D10粒度分布，每种粒度分布的范围为约1.00至约2.0。TPE聚合物可以是聚醚嵌段酰胺(PEBA)。
[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”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】1.一种用于利用基于选择性沉积的增材制造系统来打印三维零件的零件材料，该零件材料包括：组合物，该组合物包括：热塑性弹性体聚合物(TPE)，其中，该零件材料以粉末形式提供，该粉末形式具有D90/D50粒度分布和D50/D10粒度分布，每种粒度分布的范围是约1.00至约2.0；其中，该零件材料的颗粒是由表面改性剂包封的TPE颗粒；并且其中，该零件材料被配置用于在该基于选择性沉积的增材制造系统中使用，该基于选择性沉积的增材制造系统具有用于以逐层方式打印该三维零件的层输注组件。2.如权利要求1所述的零件材料，其中，该TPE是聚醚嵌段酰胺(PEBA)。3.如权利要求1所述的零件材料，其中，这些TPE颗粒的粒度的范围是约5微米至约50微米。4.如权利要求1所述的零件材料，其中，该粉末形式还具有D90/D50粒度分布和D50/D10粒度分布，每种粒度分布的范围是约1.10至约1.50。5.如权利要求1所述的零件材料，其中，该表面改性剂选自由二氧化硅、硅油及其混合物组成的组。6.如权利要求1所述的零件材料，其中，该表面改性剂包括粒度范围是约5nm至约50nm的气相二氧化硅，并且其中，这些二氧化硅颗粒涂布有硅油。7.如权利要求1所述的零件材料，并且进一步包括附加材料，其中，这些附加材料选自由吸热器、流动控制剂、电荷控制剂及其组合组成的组。8.如权利要求1所述的零件材料，其中，该基于选择性沉积的增材制造系统包括基于静电照相术的增材制造系统。9.如权利要求8所述的零件材料，其中，该基于静电照相术的增材制造系统包括基于电子照相术的增材制造系统。10.一种用于利用基于选择性沉积的增材制造系统来打印三维零件的零件材料，该零件材料包括：组合物，该组合物包括：利用表面改性剂处理过的TPE；占该零件材料的约0.1重量％至约10重量％的流动控制剂；以及占该零件材料的约0.05重量％至约10重量％的吸热器；其中，该零件材料以粉末形式提供，该粉末形式具有D90/D50粒度分布和D50/D10粒度分布，每种粒度分布的范围是约1.00至约2.0；并且其中，该零件材料被配置用于在该基于选择性沉积的增材制造系统中使用，该基于选...
【专利技术属性】
技术研发人员：莫拉，
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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