用于加成制造的组合物和制品及其使用方法技术

本申请涉及用于加成制造的组合物和制品及其使用方法。此类组合物包括诱发自由基聚合的化合物，任选地诱发阳离子聚合的化合物；填料成分；以及光吸收组分，其中所述组合物被配置为在粒子成像测速测试中通常使用的波长下具有一定的吸光度值。在另一个实施方式中，所述组合物包括氟锑改性的化合物。此类组合物可用于粒子成像测速测试方法中，其中所利用的测试物体是经由加成制造创建的，并且具有基本上均质的构造。均质的构造。

【技术实现步骤摘要】
用于加成制造的组合物和制品及其使用方法
[0001]本申请是申请日为2018年12月19日，申请号为201880084297.0，专利技术名称为“用于加成制造的组合物和制品及其使用方法”的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及用于加成制造工艺的辐射可固化组合物、由所述辐射可固化组合物固化的部件，以及它们在粒子成像测速测试方法中的用途。
[0003]相关申请的交叉引用
[0004]本申请要求2017年12月29日提交的美国临时申请号62/612157和2018年1月19日提交的美国临时申请号62/619439的优先权，这两个申请中的每一个的全部内容据此以引用方式整体地并入，如同在本文中充分地阐述一样。

技术介绍

[0005]用于生产三维物体的加成制造工艺是众所周知的。加成制造工艺利用物体的计算机辅助设计(CAD)数据来构建三维零件。这些三维零件可以由液体树脂、粉末或其他材料形成。
[0006]加成制造工艺的非限制性示例是立体光刻(SL)。立体光刻是用于在某些应用中快速地生产模型、原型、图案和生产零件的众所周知的工艺。SL使用物体的CAD数据，其中所述数据被变换成三维物体的薄横截面。数据被加载到计算机中，所述计算机控制追踪横截面的图案的激光穿过槽中含有的辐射可固化组合物，从而使与横截面相对应的树脂薄层凝固。将凝固层重新用树脂涂覆，并且激光追踪另一横截面以使在前一层的顶部上的另一树脂层硬化。逐层重复工艺直到三维物体完成为止。当最初形成时，三维物体通常未完全固化，并且被称作“生坯模型”。尽管不要求，但是生坯模型可以经受后固化以增强制成零件的机械特性。美国专利号4575330中描述了SL工艺的示例，该专利据此以引用方式并入。
[0007]在立体光刻中使用了若干种类型的激光，传统上波长范围从193nm至355nm，但是也存在其他波长变型。使用气体激光来固化辐射可固化组合物是众所周知的。立体光刻系统中激光能量的递送可以是连续波(CW)或Q开关脉冲。CW激光提供连续激光能量并且可用于高速扫描过程中。然而，它们的输出功率是有限的，这减少了在物体创建期间发生的固化量。因此，制成物体将需要附加的后处理固化。另外，可能在辐照时刻产生过量的热，所述过量的热可能对树脂有害。进一步地，激光的使用要求对树脂逐点扫描，这可能是费时的。
[0008]加成制造的其他方法利用灯或发光二极管(LED)。LED是利用电致发光现象产生光的半导体器件。当前，LED UV光源目前发射波长介于300nm与475nm之间的光，其中365nm、390nm、395nm、405nm和415nm是常见的峰值光谱输出。参见剑桥大学出版社出版的E.Fred Schubert所著教科书“《发光二极管(Light
‑
Emitting Diodes)》”，第二版，E.Fred Schubert 2006，以获得对LED UV光源的更深入讨论。
[0009]许多加成制造应用都需要新鲜固化的零件(也称为“生坯模型”)，以具有较高的机械强度(弹性模量、断裂强度)。该特性(通常称为“生坯强度”)构成了生坯模型的重要特性，
并且基本上通过所采用的辐射可固化组合物的性质与所用设备的类型以及零件制造期间提供的暴露程度的组合来确定。立体光刻组合物的其他重要特性包括：对固化过程中采用的辐射的高灵敏度，以及最小量的卷曲或收缩变形，从而允许对生坯模型进行高形状定义。当然，不仅是生坯模型，而且最终的固化制品也应具有充分优化的机械特性。
[0010]例如，对于航空航天或汽车工业中的选择性加成制造应用，三维实心零件要经受风洞的高力载荷，或者经受靠近发热部件的位置的极端温度。在此类应用中，设计者和工程师需要经由加成制造来创建三维实心零件，以保持其结构完整性并且使挠度最小化。因此，由可光聚合组合物制成的三维零件必须具有类似陶瓷的材料特性，例如高强度、刚度和耐热性。
[0011]为了满足这些专门的应用设计标准，长期以来在本领域中一直使用“填充的”辐射可固化组合物。也就是说，由于填料对由此产生的三维物体的强度和刚度的积极影响，已经将大量的无机填料(例如二氧化硅(SiO2))施加到传统“未填充的”辐射可固化组合物中。此类填充的液体辐射可固化组合物在加成制造领域中是已知的，并且公开于例如转让给帝斯曼知识产权资产有限公司(DSM IP Assets B.V.)的美国专利号9228073中。
[0012]如所指出的，高度填充的立体光刻(SL)产品生产出已经在风洞测试中广泛地利用的坚固、坚硬、耐高温的复合零件。在过去几年中，已经在风洞中的粒子成像测速测试中广泛使用了经由SL创建的某些后处理的高度填充的零件，以提高研发效率。在粒子成像测速测试之前，特地制备SL零件以减少当由高强度绿色激光击中时的表面反射。制备零件通常花费数小时或数天，并且由于评估此类零件的敏感测试条件和环境，表面处理SL零件的现有侵入性方法可能不总是促进准确的结果。
[0013]粒子成像测速(PIV)是一种定量方法，所述定量方法使用高强度光源、数码相机和通常称为示踪剂的种子粒子的组合来提供对正在研究的流场的准确速度测量。所述方法是众所周知的，如由Markus Raffel、Christian E.Willert、Steven T.Wereley和Jurgen Kompenhans在Particle Image Velocimetry:A Practical Guide，第二版(2007)中所描述的。通常向流播撒接近地表示流体(通常为空气)的中性浮力粒子。然后将例如来自高功率激光器的强光与一个或多个数码相机结合使用以收集具有小分离时间的两个图像。然后将这些图像互相关或自相关，并且所得的计算产生速度矢量。可以将PIV说成是流动可视化技术发展的结果，所述流动可视化技术对理解流体流动现象作出了非常重要的贡献。流动可视化可能总是在流体运动的研究中起着重要作用。
[0014]自至少2006年以来，PIV测试已经用于促进气敏物体的空气动力学设计的改进。此类测试被用于风洞应用中以促进气流行为的可视化并且以研究SL制造的原型零件的空气动力效应。因此，已经在赛车工业中将永久PIV测试装备附于风洞至少10年。在过去十年中，赛车工程师已经广泛使用此类系统来提高研发效率，以在不断增加量的下压力下生产汽车。
[0015]在PIV测试期间通常关注的是由必定在其中使用的高强度激光所产生的表面反射。反射的严重程度部分地受到正在使用的材料、光源的强度和图像滤波的应用影响。所选材料可能对表面反射的严重程度具有主要影响。高表面反射更改零件的表面附近的PIV测试数据，从而使图像变得似乎模糊。由于SL零件固有的高反射表面，工程师迄今为止尚不能够直接将SL零件应用于PIV测试。工程师通常通过用特殊的金属箔包裹零件或涂漆于零件
的表面来对SL零件的表面进行后处理，以确保它们在PIV测试中工作良好。后处理是耗时的，并且通常取决于所采用的处理方法而引发新的挑战。
[0016]涂漆于或“贴箔于”SL本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种使用经由加成制造创建的物体执行粒子成像测速测试的方法，所述方法包括：提供经由加成制造创建的测试部件；将所述测试部件浸入用示踪粒子播撒的流场中；用第一波长的光照射靠近所述部件的所述经播撒的流场的至少一部分；使用成像系统捕获多个图像；评估所述图像以确定接近所述测试部件的流矢量；其中所述测试部件是未涂覆的、未贴箔的和未涂漆的。2.根据前述权利要求所述的方法，其中经由加成制造创建的所述测试部件具有如根据ASTM D638
‑
14测定的为至少约6吉帕斯卡(GPa)、或约6GPa至约20GPa、或约7GPa至约15GPa的拉伸模量，以及如根据ASTM D648
‑
16在1.82兆帕斯卡下测定的为至少约60摄氏度(℃)、或至少约70摄氏度(℃)、或至少约100摄氏度(℃)、或约65℃至约100℃、或约65℃至约110℃、或约70℃至约90℃的热变形温度。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述测试部件具有基本上均质的构造。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述测试部件是包含填料的组合物的固化产品。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述测试部件是包含自由基可聚合单体和自由基光引发剂的组合物的固化产品。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述测试部件是包含阳离子可聚合单体和阳离子光引发剂的组合物的固化产品。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述测试部件是包含一种或多种光吸收组分的组合物的固化产品。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述测试部件是包含颜料、激光染料、环状内酯染料前体或它们的组合的组合物的固化产品。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述测试部件是包含颜料和激光染料、或颜料和环状内酯染料前体的组合物的固化产品。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述测试部件是包含颜料、激光染料和环状内酯染料前体的组合物的固化产品。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述测试部件是包含由下式限定的化合物的组合物的固化产品：
其中R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地表示氢原子、取代的甲基或烷基、或未取代的甲基或烷基；并且R7表示未取代的苯基或取代的苯基。12.根据前述权利要求所述的方法，其中R7表示苯甲酸酯基团。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述测试部件是经由所述加成制造工艺选择性地暴露于第二波长的光化辐射的组合物的固化产品。14.根据前述权利要求所述的方法，其中所述加成制造工艺是立体光刻，并且所述第二波长是约355纳米。15.根据前述两个权利要求中任一项所述的方法，其中当在所述第二波长下测试时，所述组合物具有的渗透深度为至少约2.5、或至少约3、或至少约3.5至小于6、或小于5、或小于4.5，或为2.5
‑
4.5，或为3
‑
4.5。16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述照明步骤是通过包括激光器的光源来执行的，并且其中光的所述第一波长是约532纳米。17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一波长高于所述第二波长，并且其中所述第一波长与所述第二波长之间的差为约100至约300纳米，或约120
‑
180纳米，或约130
‑
170纳米。18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述测试部件在所述第一波长的光下具有至少10、或至少15、或至少20、或至少25、或至少30、或10
‑
1000、或15
‑
500、或20
‑
200、或25
‑
150、或30

【专利技术属性】
技术研发人员：任康太，罗宾，
申请(专利权)人：科思创荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：