[发明专利]增材打印纤丝材料

说明书

用于增材打印的纤丝束(40)包括：包含玻璃纤维(62)的第一芯(63)，第一芯(63)包含约10‑50重量％的纤丝束(40)；包含碳纤维(64)的第二芯(65)，第二芯(65)包含约5‑30％的纤丝束(40)；包含约50‑80重量％纤丝束(40)的热塑性基体(60)；和涂覆第一芯(63)和第二芯(65)中的至少一种的热塑性施胶剂(66，67)。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年8月21日提交的美国临时专利申请号62/720,497的优先权和益处，其全部内容并入本文。

技术领域

本说明书涉及一种用于增材打印的纤丝束，其包括包含玻璃纤维的第一芯、包含碳纤维的第二芯、热塑性基体以及涂覆第一芯和第二芯中的至少一种的热塑性施胶剂。

背景

增材制造系统用于从数字模型打印或构建3D零件，这可以有益于快速原型制作和制造。最常见的增材制造技术之一是称为熔丝制造的方法，其涉及将打印材料铺设成层。打印材料呈缠绕在线轴上的纤丝的形式。将纤丝解绕，并且在热塑性打印材料的情况下，将纤丝熔融并挤出以打印和制造零件。

诸如聚乳酸(PLA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚苯砜(PPSF)、聚碳酸酯(PC)和聚对苯二甲酸乙二醇酯乙二醇(PETG)的热塑性材料由于其耐热性而被用于增材制造中。通常，聚丙烯(PP)不是增材制造的理想材料，因为PP由于严重的翘曲和不良的层粘合性而可能难以用其打印。此外，与ABS和PLA相比，PP具有较低的拉伸模量、较低的冲击强度和较差的熔体强度。增材制造打印材料的机械性能的改进是有利的，因为希望增材制造零件具有与注射成型零件类似的机械性能。

发明简述

在一个方面中，本公开内容涉及一种用于增材打印的纤丝，所述纤丝包括：包含玻璃纤维的第一芯，第一芯包含约0-50重量％的纤丝；包含碳纤维的第二芯，第二芯包含约5-30重量％的纤丝；包含约50-80重量％的纤丝的聚丙烯基体；以及涂覆第一芯和第二芯中的至少一种的热塑性施胶剂。

在另一方面中，本公开内容涉及一种制备用于增材打印的纤丝的方法，所述方法包括将第一热塑性施胶剂施加至包含玻璃纤维的第一芯，将第二热塑性施胶剂施加至包含碳纤维的第二芯，将聚丙烯基体加热至熔融状态，以及将第一芯和第二芯与聚丙烯基体混合以形成混合物，其中第一芯包含约10-50重量％的纤丝，第二芯包含约5-30重量％的纤丝，聚丙烯基体包含约50-80重量％的纤丝。

附图简介

在附图中：

图1是示出根据本文所述的各个方面的增材打印方法的示意图。

图2是示出根据本文所述的各个方面的形成增材打印纤丝束的方法的示意图。

图3是示出根据本公开内容的方面的形成纤丝束的方法的流程图。

图4是示出根据本文所述的各个方面的用于增材打印和注射成型的材料的弯曲模量的示意性柱状图。

图5是示出根据本文所述的各个方面的用于增材打印的材料的拉伸模量的示意性柱状图。

图6是示出根据本文所述的各个方面的用于增材打印和注射成型的材料的弯曲强度的示意性柱状图。

图7是示出根据本文所述的各个方面的用于增材打印的材料的耐热性的示意性柱状图。

详细描述

根据本文所述的各个方面的增材打印纤丝材料的有益和有利的特征包括由于以下原因而增加的机械性能：

玻璃纤维和碳纤维增强材料的组合，其具有处于热塑性基体内的热塑性施胶剂。特别地，与仅具有玻璃纤维增强材料的增材打印纤丝材料相比，拉伸模量、弯曲模量和热性能显示出显著的增加。