加层制造方法技术

公开了加层制造的各种方法以及通过这种制造可获得的物体。特别地，提供了一种加层制造方法，包括在表面上沉积材料层，以及控制沉积以使层内材料的材料性质变化。还提供了一种加层制造方法，包括在牺牲层上沉积至少一个材料层，该材料层具有400微米或更小的厚度，其中所述牺牲层位于基底表面上。所述牺牲层位于基底表面上。所述牺牲层位于基底表面上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】加层制造方法


[0001]本专利技术涉及一种加层制造的方法，以及通过这种方法可获得的物体。

技术介绍

[0002]加层制造或3D打印是本领域公知的。加层制造的一种已知方法是熔丝制造技术(也称为熔融沉积制造)。这种方法使用一种丝(filament)材料，它通过加热的打印头供应并沉积在表面(称为打印床)上。控制打印头的移动和材料被送入打印头的速度，以便从打印机中产生所需的物体形状。所使用的材料通常是聚合物材料，特别是热塑性聚合物。
[0003]然而，加层制造的传统方法可能存在难以生产复杂物品的问题，特别是需要物品内的物理或材料性质发生变化(variation)的物品，特别是在精细尺度上。在一定程度上，可以通过打印由不同材料形成的相邻层(即，中间层变化)或不同栅格中具有不同材料的层来实现这种变化，但这可能导致不同材料之间的薄弱点，这是不希望的。已经提出了各种布置，其中可以使打印参数变化以改变成品的性质。然而，这些文献再次提到了在层之间使性质变化(即中间层变化)，这可能不能提供在足够精细尺度上的变化。与加层制造的传统方法相关的另一个问题是，可能难以生产非常薄的部件或具有非常薄的层的部件，因为难以从打印表面移除这些部件并在这些部件由打印头打印后处理这些部件。
[0004]本专利技术的目的是至少部分地解决上述问题。

技术实现思路

[0005]根据本公开，提供了一种加层制造方法，包括在表面上沉积材料层并控制沉积，以使该层内材料的材料性质变化。也就是说，材料性质的变化是层内变化。
[0006]可选地，该方法可以包括控制沉积以使层内材料的材料性质和层的厚度中的至少一个变化，和/或控制沉积以使层(单独)的厚度变化。
[0007]可选地，材料是聚合物。可选地，聚合物是聚左旋乳酸(Poly L
‑
Lactic Acid，PLLA)。
[0008]可选地，通过相对于表面在第一方向上移动打印头来进行沉积，并且材料性质的变化是在第一方向上沿着层进行。
[0009]可选地，材料性质是聚合物链排列。
[0010]可选地，材料性质是光学性质。
[0011]可选地，材料性质是折射率。
[0012]可选地，材料性质是延迟(即光延迟)。
[0013]可选地，材料性质是双折射。
[0014]可选地，控制包括使打印头和沉积材料层的表面的相对速度变化。这可以使施加到材料的拉伸力和/或应变和/或应变速率变化。
[0015]可选地，控制包括使材料供应到打印头的速率变化。这可以使施加到材料的拉伸力和/或应变和/或应变速率变化。
[0016]可选地，控制包括使挤出因子变化，所述挤出因子是打印头挤出的丝的长度与打印头行进的距离之比。这可以使施加到材料的拉伸力和/或应变和/或应变速率变化。
[0017]可选地，控制包括使打印头与沉积材料层的表面之间的距离变化。这可以使施加到材料的拉伸力和/或应变和/或应变速率变化。
[0018]可选地，控制包括使施加到材料的拉伸力变化，从而使材料性质变化。
[0019]可选地，所述控制包括使施加到材料的应变速率变化，从而使材料性质变化。
[0020]可选地，控制包括使沉积材料的表面的温度在空间和/或时间上变化，从而使材料性质变化。
[0021]可选地，材料性质是结晶度。
[0022]可选地，控制包括通过控制层内的聚合物链排列来控制结晶的取向。
[0023]可选地，所述方法包括顺序沉积两个材料层，并且控制沉积以使两层的厚度变化。
[0024]可选地，两层由不同的材料形成。这可以允许一起使用不同材料的性质。
[0025]可选地，两层的厚度变化，使得两层的总组合厚度沿着层是恒定的。这可以允许物理性质变化，同时保持均匀的厚度。
[0026]可选地，所述方法包括顺序沉积多个材料层，并且控制沉积以沿着至少一个层使至少一种材料性质变化。
[0027]可选地，材料层沉积在牺牲层上，所述材料层具有200微米或更小的厚度，其中所述牺牲层位于基底表面上。
[0028]可选地，所述方法包括形成光子器件。
[0029]可选地，所述方法包括形成心脏支架。
[0030]根据本公开，还提供了一种光子器件，其包括一个或多个聚合物材料层，其中至少一种材料性质在至少一层内变化。所述至少一层可以使用加层制造来生产。
[0031]根据本公开，还提供了一种包括多个伸长支柱的心脏支架，其中至少一个支柱包括至少一层，并且其中至少一种材料性质在该层内变化。所述至少一层可以使用加层制造来生产。
[0032]可选地，支架由聚合物材料形成。
[0033]根据本公开，还提供了一种加层制造方法，包括在牺牲层上沉积至少一个材料层，该材料层的厚度为400微米或更小，其中所述牺牲层位于基底表面上。这可以允许打印厚度较小的部件，而不会在将部件从打印其的表面移除时损坏部件。
[0034]可选地，所述方法还包括从基底表面移除牺牲层和材料层。
[0035]可选地，所述方法还包括从材料层移除牺牲层。
[0036]可选地，牺牲层的沉积为后续层的沉积提供了水平表面。
[0037]可选地，所述方法包括在沉积材料层之前，在基底表面上沉积牺牲层。
[0038]可选地，使用相同的设备沉积牺牲层和材料层，这可以允许减少或消除基底表面不一致的影响。
[0039]可选地，还包括在牺牲层上沉积材料层之前，将图案(pattern)施加到牺牲层的表面，这可以允许对打印部件的表面性质进行精细控制。
[0040]可选地，所述方法还包括控制牺牲层的沉积以使其厚度变化。
[0041]可选地，所述方法还包括控制沉积以沿该层使材料的至少一种材料性质变化。可
选地，加层制造是熔丝制造。
[0042]根据本公开，还提供了一种通过上述方法可获得的物体。
[0043]可选地，物体是心脏支架。
[0044]可选地，物体是光子器件。
[0045]可选地，物体包含由材料性质改变表示的隐藏信息。
[0046]可选地，物体是物理不可复制功能。
[0047]可选地，隐藏信息是图像。
[0048]可选地，材料性质是折射率和/或双折射。
[0049]可选地，图像是彩色图像。
[0050]可选地，图像是黑白图像。
附图说明
[0051]现在将参考附图仅通过非限制性示例来描述本专利技术，其中：
[0052]图1显示了根据本专利技术的第一种方法的示意图；
[0053]图2显示了根据本专利技术的第二种方法的示意图；
[0054]图3显示了根据本专利技术的第三种方法的第三示意图；
[0055]图4显示了牺牲层和沉积在牺牲层上的材料层；
[0056]图5显示了牺牲层从材料层移除的图4的视图；
[0057]图6A显示了用于产生沉积于牺牲层上的材料层的我们的布置的横截面；<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】1.一种加层制造方法，包括：在表面上沉积材料层；和控制沉积以使所述层内材料的材料性质变化。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述沉积是通过相对于所述表面在第一方向上移动打印头来进行的，并且所述材料性质的变化是在所述第一方向上沿着所述层进行。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述材料性质是聚合物链排列。4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述材料性质是折射率。5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述材料性质是延迟。6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述材料性质是双折射。7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述控制包括使打印头和沉积材料层的表面的相对速度变化。8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述控制包括使材料供应到打印头的速率变化。9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述控制包括使挤出因子变化，所述挤出因子是打印头挤出的丝的长度与所述打印头行进的距离之比。10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述控制包括使打印头与沉积材料层的表面之间的距离变化。11.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述控制包括使施加到材料的拉伸力变化，从而使材料性质变化。12.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述控制包括使施加到材料的应变速率变化，从而使材料性质变化。13.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述控制包括使沉积材料的表面的温度在空间和/或时间上变化，从而使材料性质变化。14.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述材料性质是结晶度。15.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述控制包括通过控制层内的聚合物链排列来控制结晶的取向。16.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述方法包括顺序沉积两个材料层，并且控制沉积以使两层的厚度变化。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述两层由不同的材料形成。18.根据权利要求16或17所述的方法，其中所述两层的厚度变化，使得所述两层的总组合厚度沿着层是恒定的。19.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述方法包括顺序沉积多个材料层，并且控制沉积以沿着至少一个层使至少一种材料性质变化。20.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述材料层沉积在牺牲层上，所述材料层具有200微米或更小的厚度，其中所述牺牲层位于基底表面上。21.根据任一前述权利要求所述的方法，包括形成光子器件。22.根据权利要求1
‑
20中任一项所述的方法，包括形成心脏支架。23.一种光子器件，包括一个或多个聚合物材料层，其中至少一种材料性质在至少一层内变化。
24.一种心脏支架，包括多个伸长支柱，其中至少一个支柱包括至少一层，并且其中至少一种材...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：剑桥创业有限公司，
类型：发明
国别省市：