[发明专利]用于制作三维物体的工艺和设备

说明书

本申请涉及用于制作三维物体的工艺和设备。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。

本申请是申请号为201180052249.1，申请日为2011年10月26日，发明名称为“用于制作三维物体的工艺和设备”的申请的分案申请。

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。

发明领域

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，本发明涉及具有印刷头和油墨输送系统的三维制作设备。

发明背景

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技术领域。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(stereo lithography)、选择性激光烧结(selective laser sintering)、分层实体制造(laminated object manufacturing)和熔丝沉积成型(fused depositionmodeling)。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

本发明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。

根据本发明的第一方面，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(electrolessmetallization catalyst)。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”)。