[发明专利]三维(3D)印刷

说明书

在三维印刷方法的一个实例中，施加聚合物构建材料。在该聚合物构建材料的至少一部分上选择性施加熔合剂。该熔合剂包含氧化铯钨纳米粒子、两性离子型稳定剂和水性连结料。将该聚合物构建材料暴露于电磁辐射以将与该熔合剂接触的该聚合物构建材料的部分熔合以形成层。

发明背景

三维(3D)印刷是一种用于由数字模型制造三维固体部件的增材印刷方法。3D印刷通常用于快速产品原型设计、模具生成和母模生成。一些3D印刷技术被认为是增材方法，因为它们涉及施加连续的材料层。这不同于传统的加工过程(其通常依赖于去除材料以生成最终的部件)。3D印刷中使用的材料常常需要固化或熔合，这对于一些材料而言可以使用热辅助挤出或烧结来实现，对于其它材料可以使用数字光投射技术来实现。

附图概述

参照下列详述和附图，本公开的实例的特征将变得显而易见，在下列详述和附图中，相同的附图标记对应于类似的(虽然也许并不相同)组件。为了简洁起见，具有先前描述的功能的附图标记或特征可能结合它们出现在其中的其它附图进行描述或不进行描述。

图1是示例性3D印刷系统的简化等距视图；

图2是显示3D印刷方法的一个实例的流程图；

图3是使用本文中公开的3D印刷方法的一个实例形成的部件的一个实例的截面图；

图4A至4H是描绘使用本文中公开的3D印刷方法的一个实例形成部件的示意图；

图5是显示3D印刷方法的另一实例的流程图；和

图6A至6D是描绘使用本文中公开的3D印刷方法的另一实例形成部件的示意图。

发明详述

本文中公开的三维(3D)印刷方法和3D印刷系统的实例采用多射流熔融(MJF)。在多射流熔融的过程中，将构建材料(也称为构建材料粒子)的整个层暴露于辐射，但是该构建材料的所选区域(在一些情况下小于整个层)熔合并硬化以成为3D部件的一层。熔合剂选择性沉积，接触构建材料的所选区域。该熔合剂(一种或多种)能够渗透到构建材料的层中并铺展到构建材料的外部表面上。该熔合剂能够吸收辐射并将吸收的辐射转化为热能，该热能又熔融或烧结与芯熔合剂接触的构建材料。这使得该构建材料熔合、粘结、固化等等以形成3D部件的层。

用于多射流熔融的熔合剂倾向于在可见区域(400nm-780nm)中具有显著的吸收(例如80％)。在本文中公开的实例中，这种熔合剂被称为芯熔合剂，或在一些情况下被称为黑色熔合剂。该吸收生成适于在3D印刷过程中熔合的热量，这获得了具有机械完整性和相对均匀的机械性质(例如强度、断裂伸长率等等)的3D部件。但是，这种吸收也导致了强烈着色(例如黑色)的3D部件。

本文中公开的方法与系统的一些实例采用了低色调熔合剂(在本文中也称为“熔合剂”和“底漆熔合剂”)替代芯熔合剂来构建整个3D部件的实例。低色调熔合剂的实例包括稳定的氧化铯钨(CTO)纳米粒子。该CTO纳米粒子是等离子共振吸收剂，具有在800nm至4000nm波长处的吸收和在400nm至780nm波长处的透明度。本文中所用的“吸收”是指至少80％的具有800nm至4000nm波长的辐射被吸收。本文中所用的“透明度”是指20％或更少的具有400nm至780nm波长的辐射被吸收。该吸收与透明度允许该低色调熔合剂吸收足够的辐射以熔合与之接触的构建材料，同时使得该3D部件是白色或略微着色的。

本文中公开的方法与系统的其它实例采用不同熔合剂(例如芯熔合剂和上述低色调熔合剂或另一低色调熔合剂)的组合以构建部件，所述部件包含具有机械完整性的芯(最内层或区域)和具有颜色(即白色或除黑色外的一些颜色)的外部(最外层或区域)。施加的试剂(一种或多种)将取决于该层或该层的部分是否要提高机械性质或颜色集中。