[发明专利]用于实体自由成形制作的方法

说明书

本发明提供使用成型或3D打印制造由多种聚合物制成的三维物品的高性能聚合物(HPP)组合物、方法、工艺和系统。该HPP组合物包括溶解在溶剂中的第一HPP和作为固体存在的第二HPP。

发明背景

1.技术领域

本发明涉及高性能聚合物的组合物以及使用该组合物制作三维物品的方法和设备。

2.背景技术

三维(3D)打印(印刷，print)是指基于数字3D物品模型和材料分配器制作3D物品的工艺。在3D打印中，分配器以至少2-维运动并根据确定的打印图案分配材料。为了构建3D物品，调整保持正被打印的物品的平台，使得该分配器能够施加很多层的材料，并且很多层材料的打印(一次一层)可打印出3D物品。

常规已知的3D打印工艺是UV喷墨工艺。它是施加材料、打印UV可固化的液体和最后使用UV源进行硬化的三阶段工艺。逐层地(一层一层地)重复这些步骤。在美国专利No.6,375,874和6,416,850中公开的常规3D打印中，通常喷墨型打印头将液体或胶体粘合剂材料输送到粉末状构建材料的层。打印技术包括典型地使用辊将粉末状建造材料层施加到表面上。在将构建材料施加到表面之后，所述打印头将液体粘合剂输送到所述材料层的预定区域。所述粘合剂渗透所述材料并且与粉末进行反应，从而通过例如活化所述粉末中的胶粘剂而导致该层在打印的区域中固化。粘合剂还渗透到下面的层中，从而产生层间粘合。在形成第一横截面部分之后，重复前面步骤，从而构建连续的横截面部分直到形成最终物品。

最古老和最著名的基于激光的3D打印工艺是立体平版印刷(stereolithography，SLA)。在该工艺中，通过使用激光将可辐射固化的聚合物的液体组合物逐层硬化。类似的工艺是选择性激光烧结(SLS)，其中热塑性或可烧结的金属通过激光选择性地逐层烧结以形成3D物品。

美国专利No.5,121,329描述了使用基于挤出的数字制造系统生产三维物品的熔合沉积模型(FDM)工艺。还存在具有微小差异的基本上类似的其它已知工艺，例如熔合丝制作(FFF)、熔体挤出制造(MEM)或选择性沉积模型(SDM)。

在FDM方法中，将两种不同的聚合物丝在喷嘴中熔融并选择性地打印。所述材料之一包括这样的支撑材料：其只在3D物品的悬挂部分在其上方进行打印的位置处需要，并且在随后的打印程序期间要求支撑。支撑材料随后可例如经由在酸、碱或水中的溶解被移除。其它材料(构建材料)形成实际的3D物品。这里同样地，打印通常逐层实现。

发明内容

本发明提供用于制造由聚合物例如高性能聚合物(HPP)构成的三维物品的组合物、方法、工艺和系统。

公开了HPP的组合物。该组合物包括溶解在溶剂中的第一HPP和作为固体的第二HPP。

一方面，提供打印三维物品的方法。所公开的方法包括：将HPP的粉末沉积到构建板(build plate)上以形成粉末床层(基层，bed)，将包括溶解在溶剂中的第一HPP和作为固体的第二HPP的组合物打印到所述粉末床层上，将所打印的组合物暴露于刺激源(刺激因素，stimulus)以形成三维物品的聚合物层，和重复这些步骤以制造三维物品的剩余部分。

另一方面，公开了三维物品的制造方法，该方法包括：将包括溶解在溶剂中的第一高性能聚合物(HPP)和作为固体的第二HPP的组合物沉积到模具中而形成三维物品，和从所述模具中移除所述三维物品。

本发明的这些和其它方法在参考以下详细说明时将变为显然的。

附图说明

图1A至1D说明如本文所公开的逐层打印三维物品的方法。