[发明专利]使用选择性激光烧结制造三维物体的增材制造方法

说明书

本披露涉及一种用于制造三维(3D)物体的增材制造(AM)方法，该方法包括：a)提供提供粉末状聚合物材料(M)，该粉末状聚合物材料包含具有如根据ASTM D3418通过差示扫描量热法(DSC)测量的大于270℃的熔融温度(Tm)的至少一种聚合物(P1)和具有如根据ASTM D3418通过差示扫描量热法(DSC)测量的在130℃与240℃之间的玻璃化转变温度(Tg)并且没有熔融峰的至少一种聚合物(P2)，b)沉积该粉末状聚合物材料的连续层；以及c)在沉积后续层之前选择性烧结每个层，其中在步骤c)之前将该粉末状聚合物材料(M)加热至温度Tp(℃)：TpTg+25，其中Tg(℃)是该P2聚合物的玻璃化转变温度。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年9月18日提交的美国临时申请62/559,956和2017年12月14日提交的欧洲申请17207190.4的优先权，出于所有目的将这些申请中的每一个的全部内容通过援引方式并入本申请。

技术领域

本披露涉及一种用于使用包含至少一种半结晶聚合物(P1)的粉末状聚合物材料(M)制造三维(3D)物体的增材制造(AM)方法，特别涉及一种通过激光烧结从这种粉末状聚合物材料(M)可获得的3D物体。

背景技术

增材制造系统用于从用计算机辅助设计(CAD)建模软件创建的数字蓝图打印或以其他方式构建3D物体。作为可用的增材制造技术之一的选择性激光烧结(“SLS”)使用来自激光的电磁辐射将粉末状材料熔合成块。激光通过在粉末床的表面上扫描由物体的数字蓝图生成的截面选择性地熔合粉末状材料。在扫描截面之后，粉末床降低一个层的厚度，施加新的材料层，并且重新扫描该床。在顶部粉末层中的聚合物颗粒的局部完全聚结以及与先前的烧结层的粘合是必须的。重复此过程直到完成物体。

在SLS打印机的粉末床中，通常将粉末状材料预热至接近树脂的熔点(Tm)的加工温度。对于半结晶聚合物，在打印过程中应至少对于若干个烧结层尽可能久地抑制结晶(Tc)。因此，必须将加工温度精确调节在半结晶聚合物的熔融温度(Tm)与结晶温度(Tc)之间，也称为“烧结窗口”。粉末的预加热对于激光而言使其更容易将未熔合的粉末层的选定区域的温度升高至熔点。激光引起仅在由输入信息指定的位置处的粉末的熔合。典型地基于使用的聚合物并且为了避免聚合物降解来选择激光能量暴露。

当该过程完成时，将未熔合的粉末从3D物体上除去，并且可以将其再循环并且重新用于后续的SLS过程中。

通过激光烧结生产制品可能花费很长时间，通常是大于16小时，即使对于小型制品也是如此。这意味着粉末材料在SLS打印机的粉末床中经受高温持续延长的时间段(称为热老化)。这可能以其不再可再循环的方式不可逆地影响聚合物材料。不仅聚合物的化学性质因热老化而改变，而且聚合物材料的机械特性(诸如其韧性)也改变。对于一些半结晶聚合物，诸如聚(醚醚酮)(PEEK)或聚亚苯基硫醚(PPS)，加工温度过高导致降解和/或交联，这对SLS的可加工性和再循环产生负面影响。因此，SLS方法的潜力受到针对该方法优化的有限材料数量的限制。

本发明的激光烧结3D打印方法基于使用由包含至少一种半结晶聚合物和至少一种无定形聚合物的聚合物共混物制成的粉末状材料，而不使粉末状材料显著降解和/或交联，从而允许将未烧结的材料再循环并且用于制造新的3D物体。

发明内容

本发明涉及一种用于制造三维(3D)物体的增材制造方法。该方法包括以下步骤：

a)提供粉末状聚合物材料(M)，该粉末状聚合物材料包含：基于该粉末状聚合物材料(M)的总重量，

-从55至95wt.％的具有如根据ASTM D3418通过差示扫描量热法(DSC)测量的大于270℃的熔融温度(Tm)的至少一种聚合物(P1)，和