用于制作三维物体的工艺和设备制造技术

一种用于通过以下来生产三维物体(36)的制作工艺和设备：沉积第一聚合物层，将第一油墨层印刷在第一聚合物层(34)上，将第二聚合物层沉积在第一油墨层上，和将第二油墨层印刷在第二聚合物层上。可以重复上述沉积和印刷步骤，直到形成三维物体(36)。用于形成第一油墨层和第二油墨层中的至少一个的油墨可以包含染料或颜料，使得三维物体可以是有色的三维物体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制作三维物体的工艺和设备相关申请本申请要求2010年10月27日提交的美国专利申请第61/407,401号的优先权且还要求2011年3月10日提交的美国专利申请第61/415,350号的优先权，该两个美国专利申请通过引用以其整体并入本文。专利
本公开内容涉及用于从基于聚合物的材料制作三维物体的方法和设备。特定地，本专利技术涉及具有印刷头和油墨输送系统的三维制作设备。专利技术背景由于计算机辅助设计(CAD)实体建模系统的增加的使用，已经出现能够将CAD输出数据转化为三维物理物体的新的制造
该技术通常被称为实体自由成型制作或层制造，其要求以逐层和逐点基础来建造物体。商购的实体自由成型制作系统的实例包括立体平板印刷(stereolithography)、选择性激光烧结(selectivelasersintering)、分层实体制造(laminatedobjectmanufacturing)和熔丝沉积成型(fuseddepositionmodeling)。实体自由成型制作系统的其他实例是本领域技术人员已知的。以三维自动地形成物体在是检验CAD数据库、评估美学、检查设计的工效学、帮助工具和固定设备设计、产生概念模型和销售/营销工具、生成用于熔模铸造的图案、减少或消除生产中的工程改变和提供小的生产过程方面有用的。概述本专利技术的各方面涉及三维物体的制作。三维物体可以具有高分辨率彩色。根据本专利技术的第一方面，三维制作方法包括(a)沉积第一聚合物层；(b)将第一油墨层印刷在第一聚合物层上；(c)将第二聚合物层印刷在第一油墨层上；(d)将第二油墨层沉积在第二聚合物层上。在某些实施方案中，第一油墨层和第二油墨层可以各自包括多个油墨层。在某些实施方案中，第一聚合物层和第二聚合物层可以各自包括多个聚合物层。在某些实施方案中，形成第一油墨层和第二油墨层中的至少一个可以包括利用包含颜料、染料和催化剂中的至少一种的油墨。在某些实施方案中，催化剂可以是化学镀金属化催化剂(electrolessmetallizationcatalyst)。在一些实施方案中，化学镀金属化催化剂可以选自包括以下的组：钯、钌、铂、银、锇、铱和钴。在某些实施方案中，化学镀金属化催化剂是钯或银。在某些实施方案中，形成第一油墨层和第二油墨层中的至少一个包括利用彩色油墨。在某些实施方案中，第一油墨层和第二油墨层中的至少一个沿着第一聚合物层和第二聚合物层中的至少一个的周围边缘而沉积。在某些实施方案中，形成第一油墨层和第二油墨层中的至少一个可以包括利用根据其溶解度参数与聚合物溶解度参数相比较来选择的油墨。在某些实施方案中，形成第一聚合物层和第二聚合物层中的至少一个包括利用选自以下的聚合材料：丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚烯烃、环状烯烃聚合物和共聚物、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯、液晶聚合物树脂、聚醚醚酮、热塑性弹性体、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚砜、聚氨酯、聚酰胺、聚酯、环氧树脂、硅树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、纤维素塑料、松香改性的马来酸树脂、其共聚物、胶原、弹性蛋白、水凝胶、干凝胶、聚己酸内酯、聚(D，L-丙交酯-共-乙交酯)、聚交酯、聚(丙交酯-共-己内酯)、或其组合。在某些示例性的实施方案中，形成第一聚合物层和第二聚合物层中的至少一个包括利用丙烯腈丁二烯苯乙烯(“ABS”)。在某些实施方案中，三维制作方法还包括重复步骤(a)-(d)，直到完成三维物体。在一些实施方案中，在制作工艺期间邻近三维物体形成支撑结构。在某些实施方案中，可以从三维物体除去支撑结构。在一些实施方案中，可释放的(releasable)油墨层可以被印刷在三维物体和支撑结构之间。在某些实施方案中，形成支撑结构可以包括利用与用于形成三维物体的聚合材料类似的聚合材料。在一些实施方案中，聚合材料可以是水溶性的、溶剂可溶的或碱溶性的聚合物。在一些实施方案中，支撑结构具有外油墨层，外油墨层包括可溶于包括在支撑结构中的聚合材料中的至少一种成分。在某些实施方案中，所述至少一种成分促进支撑结构的聚合材料的溶解，或在可选择的实施方案中，所述至少一种成分使外油墨层在支撑结构的聚合材料的溶解之前溶解。在某些实施方案中，向第一油墨层和第二油墨层中的至少一个应用罩面层(overcoatlayer)。在一些实施方案中，罩面层是漆(lacquer)。在一些实施方案中，罩面层被应用到三维物体。在一些实施方案中，罩面层是半透明的或透明的聚合材料。在某些实施方案中，第一油墨层和第二油墨层中的至少一个用热源、能源、或其组合来处理。在一些实施方案中，热源可以选自具有以下的组：常规热源、传导热源、辐射热源和其组合。在一些实施方案中，能源可以是电磁能源。在某些实施方案中，电磁能源可以选自具有以下的组：红外线、近红外线、可见光、射频、微波、和其组合。在一些实施方案中，第一油墨层或第二油墨层中的至少一个的印刷形成可以用于光学对准三维印刷设备的目标图案。在某些实施方案中，第一油墨层和第二油墨层中的至少一个包括可释放的油墨或增塑油墨(plasticizingink)。在某些实施方案中，形成第一油墨层和第二油墨层中的至少一个的第一部分包括利用第一油墨，且第一油墨层和第二油墨层中的至少一个的第二部分利用第二油墨来形成。在一些实施方案中，第一油墨是增塑油墨，且第二油墨是具有比第一油墨高的增塑剂浓度的增塑油墨。在一些实施方案中，第一油墨和第二油墨在油墨层的第一部分和第二部分之间提供不同的表面性质。在一些实施方案中，形成第一油墨层和第二油墨层中的至少一个包括利用在三维物体上产生光滑表面的增塑油墨。在某些实施方案中，形成第一油墨层和第二油墨层中的至少一个包括利用包含可溶于第一聚合物层和第二聚合物层中的至少一种成分的油墨。在某些实施方案中，形成第一油墨层和第二油墨层中的至少一个包括利用包含活性成分的油墨。在一些实施方案中，活性成分是药物成分，所述药物成分包括抗炎成分、抑制新生内膜生长的成分、抗凝剂、抗体、免疫抑制成分、化学治疗药、或其组合。在可选择的实施方案中，活性成分可以是细胞培养物，所述细胞培养物包括干细胞、软骨细胞、骨细胞、肌细胞、皮肤细胞、胰腺细胞、肾细胞、肝细胞、神经细胞、或其组合。根据本专利技术的另一个方面，三维制作设备包括：(a)聚合物沉积设备；和(b)印刷设备，其包括印刷头和油墨输送系统。在某些实施方案中，印刷设备可以附接于聚合物沉积设备。在某些实施方案中，聚合物沉积设备包括挤出机，且印刷头和油墨输送系统附接于挤出机。在可选择的实施方案中，聚合物沉积设备包括挤出机，且印刷头和油墨输送系统附接于聚合物沉积设备，与挤出机分离。在某些实施方案中，聚合物沉积设备选自具有以下的组：熔丝沉积成型设备、分层实体制造设备和光聚合物三维沉积设备。在某些实施方案中，印刷头和油墨输送系统包括选自包括以下的组的印刷头：热印刷头、压电印刷头、MEMS印刷头和静电印刷头。在某些实施方案中，印刷头和油墨输送系统包括选自具有以下的组的印刷头：绘图式单喷嘴单元(plotter-stylesinglenozzleunit)、连续油墨喷嘴(continuousinkjet)和按需喷墨系统(drop-ondemandsystem)。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】2010.10.27 US 61/407,401;2011.03.10 US 61/451,3501.一种三维制作方法，包括：(a)通过聚合物沉积设备挤出第一聚合物层；(b)将第一油墨层印刷在所述第一聚合物层上；(c)通过所述聚合物沉积设备将第二聚合物层挤出在所述第一油墨层上；(d)将第二油墨层印刷在所述第二聚合物层上；和(e)重复步骤(a)-(d)以形成三维物体，其中所述聚合物沉积设备是熔丝沉积成型设备。2.根据权利要求1所述的三维制作方法，其中所述第一油墨层和所述第二油墨层中的至少一个包括包含颜料、染料以及催化剂中的至少一种的油墨。3.根据权利要求1所述的三维制作方法，其中所述第一油墨层和所述第二油墨层中的至少一个包含化学镀金属化催化剂。4.根据权利要求1所述的三维制作方法，其中所述第一油墨层和所述第二油墨层中的至少一个包含选自由以下组成的组的化学镀金属化催化剂：钯、钌、铂、银、锇、铱、钴和其组合。5.根据权利要求1所述的三维制作方法，其中所述第一油墨层和所述第二油墨层中的至少一个包含选自药物成分或细胞培养物的活性成分。6.根据权利要求1所述的三维制作方法，其中所述第一油墨层和所述第二油墨层中的至少一个包含选自由以下组成的组的活性成分：抗炎成分、抑制新生内膜生长的成分、抗凝剂、抗体、免疫抑制成分、化学治疗药和其组合。7.根据权利要求1所述的三维制作方法，其中所述第一油墨层和所述第二油墨层中的至少一个包含选自由以下组成的组的活性成分：干细胞、软骨细胞、骨细胞、肌细胞、皮肤细胞、胰腺细胞、肝细胞、神经细胞和其组合。8.根据权利要求1所述的三维制作方法，其中所述第一油墨层和所述第二油墨层中的至少一个是彩色油墨。9.根据权利要求1所述的三维制作方法，其中所述第一油墨层和所述第二油...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤金·吉勒，
申请(专利权)人：尤金·吉勒，
类型：
国别省市：