[发明专利]使用粘合剂系统生产三维模型的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产三维模型的方法和装置以及粘合剂系统。

背景技术

在欧洲专利申请EP0431924B1中描述了一种用于从计算机数据生产三维模型 物件的方法。在此方法中，颗粒材料以薄层施加到平台上，并且使用打印头将粘合材料选择 性地打印到颗粒材料上。粘合剂打印在其上的颗粒区域粘在一起并且在粘合剂以及另外的 固化剂(如需要的话)的影响下固化。平台然后降低一个层厚的距离到构造圆筒状物中并且 提供有一个也如上述打印的颗粒材料新层。重复这些步骤，直到获得物件的期望高度。由此 从打印和固化区域生产三维物件。

在完成后，由固化的颗粒材料生产的此物件嵌入在疏松颗粒材料中并且接着从其 中移除。例如，这使用抽吸器进行。这得到期望物件，其中例如通过手动刷洗移除颗粒沉积 物。

在所有的成层技术中，基于粉末状材料和供应液体粘合剂的3D打印是最快的方 法。此方法可用于处理不同的颗粒材料，包括天然生物原料、聚合物、金属、陶瓷和砂(非详 尽列表)。

例如，颗粒材料中的固体可以用作粘合系统。该固体借助于从所述喷墨打印头排 出的溶剂溶解。溶剂蒸发后，颗粒在所需位置粘在一起。

部件可以在一定等待时间段之后从剩余的松散粉末移除。等待时间通常较长，因 为溶剂仅能缓慢地从溶解的物质中释放。部件在拆封后通常是脆弱的，并且可以塑性变形。 溶剂的挥发产生一定沉积物堆积在部件上，其必须在拆封后手动除去。溶剂可额外地腐蚀 打印头。此外，溶解过程和随后的再固化导致部件的收缩，因此也导致几何偏差。

溶剂也可负载有分子或颗粒，然后使用。这可减少收缩。溶剂的腐蚀性也可降低， 同时保持相同的部件强度。然而，溶剂必须在拆封之前完全除去，沉积物堆积的问题也在这 里发生。

另一种选择是使用以化学方法导致打印的流体的固化从而导致颗粒的粘合的系 统。系统部件在系统中保持分离，如果可能的话。所需的固化反应直到打印处理时才发生。 这种类型的系统的一个示例可以是已知为冷树脂处理的方法。酸包围的砂与糠醇接触。这 导致了使先前的液体部件转换为交联塑料的化学反应。

这些系统显著降低了上述的收缩。然而所使用的单体对所述打印头具有危险。用 于这种类型的处理的单体往往具有腐蚀性，其比得上溶剂的腐蚀性。或多或少的潜在交联 塑料构成对打印头的永久风险，因为它们由于污染物或不期望的催化反应可在任何时间固 化，并由此损坏打印头。

由于它们的高反应性，两个系统都可以是对环境有害并仅可以在工业环境中使用 的有害物质的系统。

使上述问题进一步最小化的另一种方式是使用不存在于粉末中的引发剂系统。辐 射固化系统经常在文献中描述。它们具有某些缺点，取决于化学和物理固化系统。在UV固化 系统的情况下，例如完整的逐层固化是不利的，因为它导致在构造处理中的延迟。另一个缺 点是，在过度硬辐射的情况下不发生层粘合。纯的IR固化系统也具有这个问题。

因此本发明的一个目的是提供一种避免或至少减少了现有技术的缺点的粘合剂 系统、方法和装置。

发明内容

在一方面中，本发明包括借助于三维(3D)打印生产3D成型体(部件)的方法。

在另一方面中，本发明包括一种用于进行根据本发明的三维打印方法的装置。

在一方面中，本发明包括一种粘合剂系统，其包括至少两种组分。

以下更详细地说明本发明中的多个术语。

在本发明的含义内，“3D打印方法”是从现有技术已知的有助于三维模型的部件的 构造并与所述的方法部件和装置相容的所有方法。特别是，其是基于粉末的方法，例如SLS (选择性激光烧结)。

在本发明含义内的“粘合剂”或“粘合剂系统”由两个组分构成，并且通常涉及具有 溶剂的线性酚醛树脂(novolak)或甲阶酚醛树脂系统。可以使用那些本领域技术人员已知 的所有已知的可与三维打印相容的酚和醇和含水溶剂，因此这里不需要更详细进行描述。 特殊的组分和酚在以下的说明中指出。生产本发明的线性酚醛树脂(novolak)或甲阶酚醛 树脂系统需要酸或碱，其中可以使用本领域技术人员已知的用于线性酚醛树脂(novolak) 和甲阶酚醛树脂的所有酸和碱。

本发明的粘合剂中包含的“预聚合产物”可以基于应用改变并适于其它材料组分， 例如颗粒材料。