三維(3d)印刷方法
【專利摘要】在3D印刷方法中，選擇用于形成3D物體的結(jié)合分散體。所述分散體包含水性載體和溶解或分散于其中的紅外或近紅外結(jié)合劑。所述結(jié)合劑是具有連接到每個(gè)側(cè)鏈的極性基團(tuán)的酞菁或具有連接到每個(gè)側(cè)鏈的極性基團(tuán)的萘酞菁。沉積可燒結(jié)材料并將其加熱到約50℃?約350℃的溫度。將所述分散體選擇性地施加于所述可燒結(jié)材料的至少一部分上。將所述可燒結(jié)材料和施加于其上的所述分散體暴露于紅外或近紅外輻射。所述結(jié)合劑吸收輻射并將其轉(zhuǎn)化為熱能。至少固化與所述結(jié)合劑接觸的所述可燒結(jié)材料的至少一部分以形成所述3D物體的第一層。
【專利說明】三維(3D)印刷方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用 本申請(qǐng)要求2014年1月16日提交的國(guó)際申請(qǐng)第PCT/EP2014/050841號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容 通過引用并入本文。
[0002] 發(fā)明背景 三維(3D)印刷是一種用于由數(shù)字模型制造三維立體物的添加印刷方法。3D印刷通常用 于快速的產(chǎn)品原型、模具產(chǎn)生和原模(mold master)產(chǎn)生中。因?yàn)?D印刷技術(shù)涉及材料的連 續(xù)層的施加，所以其被認(rèn)為是添加方法。這與通常依賴于材料的除去以生成最終物體的傳 統(tǒng)的機(jī)械加工方法不同。在3D印刷中使用的材料通常需要固化或熔融，這對(duì)于一些材料而 言可使用熱輔助擠出或燒結(jié)來(lái)完成，而對(duì)于其他材料而言可使用數(shù)字光投影技術(shù)來(lái)完成。
[0003] 附圖簡(jiǎn)述 本公開內(nèi)容的實(shí)例的特征和優(yōu)點(diǎn)將通過參考以下詳細(xì)描述和附圖而變得明顯，其中相 同的附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)于相似的組件(盡管也許不相同）。為簡(jiǎn)便起見，具有先前描述的功能的 附圖標(biāo)記或特征可以或可以不結(jié)合它們出現(xiàn)在其中的其他附圖描述。
[0004] 圖1是圖示說明本文所公開的3D印刷方法的一個(gè)實(shí)例的流程圖； 圖2A至圖2E是使用本文公開的3D印刷方法的一個(gè)實(shí)例形成3D物體的一個(gè)層時(shí)涉及 的步驟的橫截面視圖； 圖3A是使用3D印刷方法的一個(gè)實(shí)例形成的3D物體的一個(gè)實(shí)例的橫截面視圖； 圖3B是圖3A的3D物體的透視圖；和 圖4是可用于如本文所公開的3D印刷方法的一個(gè)實(shí)例中的3D印刷系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例的簡(jiǎn) 化等距視圖。
[0005] 詳細(xì)描述 本文所公開的三維（3D)印刷方法的實(shí)例使用光區(qū)域處理。在光區(qū)域處理期間，將可燒 結(jié)材料的整個(gè)層暴露于輻射，但僅將所述可燒結(jié)材料的選定區(qū)域熔融并硬化以成為3D物體 的層。在本文公開的實(shí)例中，結(jié)合分散體(coalescent dispersion)選擇性地與所述可燒結(jié) 材料的選定區(qū)域接觸沉積。本文所公開的一種或多種結(jié)合分散體包含水溶性或水可分散性 的紅外或近紅外結(jié)合劑(binding agent)，其能夠滲入所述可燒結(jié)材料的層并鈍化于所述 可燒結(jié)材料的外表面上。所述結(jié)合劑能夠吸收輻射并將吸收的輻射轉(zhuǎn)化成熱能，從而熔化 或燒結(jié)與所述結(jié)合劑接觸的可燒結(jié)材料。這導(dǎo)致所述可燒結(jié)材料熔融、結(jié)合、固化等以形成 所述3D物體的層。
[0006] 3D印刷方法100的一個(gè)實(shí)例描繪在圖1中。應(yīng)該理解，圖1所示的方法100的每個(gè)步 驟將在本文中詳細(xì)地討論，并且在一些情況下，將結(jié)合圖1討論圖2A至圖2E。
[0007]如在圖1中的附圖標(biāo)記102所示，方法100的一個(gè)實(shí)例包括選擇用于形成3D物體的 結(jié)合分散體。所述結(jié)合分散體包含水性載體和水溶性或水可分散性的紅外或近紅外結(jié)合 劑。
[0008]所述水性載體可以是單獨(dú)的水或水和至少一種助溶劑的組合。當(dāng)使用助溶劑時(shí)， 它可以選自任何水溶性有機(jī)溶劑，例如2-吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、乙二醇、丙三醇、1，3- 丙二醇、2-甲基丙二醇、1，4_丁二醇、嗎啉、N-甲基嗎啉及其組合。在一個(gè)實(shí)例中，一種或多 種助溶劑的總量可為相對(duì)于所述結(jié)合分散體的總重量的約lwt%_約40wt%。在另一個(gè)實(shí)例 中，一種或多種助溶劑的總量可為相對(duì)于所述結(jié)合分散體的總重量的約lwt%_約20wt%。在 所述結(jié)合分散體的任何實(shí)例中，所用水的量構(gòu)成所述分散體的余量（即，因此所述分散體的 總wt%為100)。
[0009] 所述水溶性或水可分散性的紅外或近紅外結(jié)合劑是化學(xué)惰性的，并且能夠吸收紅 外或近紅外輻射并將吸收的輻射轉(zhuǎn)化成熱能。所述水溶性或水可分散性的紅外或近紅外結(jié) 合劑在寬的pH范圍內(nèi)也是熱穩(wěn)定的（例如，對(duì)高達(dá)至少450°C的溫度）。據(jù)信，所述水溶性或 水可分散性的紅外或近紅外結(jié)合劑的剛性環(huán)網(wǎng)絡(luò)有助于這種穩(wěn)定性。
[0010] 存在于所述分散體中的所述水溶性或水可分散性的紅外或近紅外結(jié)合劑的量為 相對(duì)于所述結(jié)合分散體的總重量的約〇. lwt%_約50wt%。
[0011] 所述水溶性或水可分散性的紅外或近紅外結(jié)合劑的實(shí)例包括具有連接到其每個(gè) 側(cè)鏈的水溶性取代基的萘酞菁或具有連接到其每個(gè)側(cè)鏈的水溶性取代基的酞菁。所述水溶 性取代基的實(shí)例包括高度極性基團(tuán)，例如磷酸根（phosphate)、環(huán)氧乙烷或磺酸根 (sulfonate)。所述水溶性取代基的連接使得萘酞菁或酞菁吸收劑可與所述水性載體完 全混溶。
[0012]此外，所述水溶性取代基的連接使得萘酞菁或酞菁吸收劑吸收700nm-1000nm波 長(zhǎng)。
[0013]在一個(gè)實(shí)例中，可通過在約0°c-約50°C的溫度下將萘酞菁或酞菁與硫酸和三氧化 硫混合（以引入磺酸根基團(tuán)），將所述水溶性取代基連接到所述萘酞菁或酞菁。可將所述混 合物倒入冰中并離心以分離任何沉淀材料?？梢詢A析上清液并且可以將剩余材料中和至所 需的pH(例如，約7-約7.3)?？梢詫⒔?jīng)中和的材料針對(duì)水透析，以獲得最終產(chǎn)物。
[0014]在另一個(gè)實(shí)例中，可通過在約100°C_250°C的升高的溫度下用磷酸酐處理萘酞菁 或酞菁，將膦酸根水溶性取代基連接到所述萘酞菁或酞菁。然后將經(jīng)處理的萘酞菁或酞菁 與水混合并在約0°c-約50 °C的溫度下處理所述混合物?？蓪⑺龌旌衔锏谷氡胁㈦x心以 分離任何沉淀材料?？梢詢A析上清液并且可以將剩余材料中和至所需的pH(例如，約7-約 7.3)。可以將經(jīng)中和的材料針對(duì)水透析，以獲得最終產(chǎn)物。在另一個(gè)實(shí)例中，制備膦酸二乙 酯酞菁，然后使用標(biāo)準(zhǔn)處理水解乙基以生成具有磷酸根基團(tuán)的酞菁。
[0015] 在又另一個(gè)實(shí)例中，可以通過首先形成羥基，然后用環(huán)氧乙烷處理來(lái)引入環(huán)氧乙 烷基團(tuán)。羥基可以在形成具有相應(yīng)的乙酸酯保護(hù)基的酞菁之前或形成具有相應(yīng)的乙酸酯保 護(hù)基的酞菁之后引入，然后再生羥基?？商娲?，可以制得含環(huán)氧乙烷的前體，然后可以用 所述環(huán)氧乙烷單元直接獲得酞菁環(huán)。
[0016] 水溶性取代的萘酞菁的結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例如下所示：
其中 R1 是1&-(：18烷氧基或NH2;M 選自(：11、11、211、六1、？6、(：〇、63、111、]\111、￥和31;并且1?2選 自磺酸根、磷酸根和環(huán)氧乙烷。應(yīng)該理解，當(dāng)M大于二價(jià)時(shí)存在X且X選自鹵素;OH;OCOR，其中 R是!1或&-(：18烷基;COOZ，其中Z為L(zhǎng)i、Na或K; S03Z，其中Z為L(zhǎng)i、Na或K; P03Z，其中Z為L(zhǎng)i、Na或 K; NR34+，其中R3是11或&-&8烷基;和0 (CH2CH20 )mCH3，其中m=l至500。幾種水溶性取代的萘酞 菁結(jié)構(gòu)包括：
[0017] 如圖所示，還可以存在抗衡離子(例如，鈉、鉀或銨）。
[0018] 水溶性取代的酞菁的結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例如下所示：
其中R1是H、&-(：18烷氧基或NH2; M選自In、T1、Y和Sc;并且R2選自磺酸根、磷酸根和環(huán)氧 乙烷。還應(yīng)該理解，當(dāng)M大于二價(jià)時(shí)存在X且X選自鹵素；OH;0⑶R，其中R是烷基； C00Z，其中 Z為L(zhǎng)i、Na或 K; S03Z，其中 Z為L(zhǎng)i、Na或 K; P03Z，其中 Z為L(zhǎng)i、Na或K; NR3/，其中 R3是H 或(^-(：18烷基；和0( CH2CH2〇)mCH3，其中m=l至500。應(yīng)該理解，還可以存在鈉、鉀或銨抗衡離 子。
[0019] 所述水溶性或水可分散性的紅外或近紅外結(jié)合劑的幾個(gè)具體實(shí)例包括萘酞菁磺 酸銅和酞菁磺酸銦。
[0020] 在一些實(shí)例中，所述結(jié)合分散體僅由水性載體和結(jié)合劑組成。在其他實(shí)例中，所述 結(jié)合分散體包含表面活性劑、抗微生物劑、光澤增強(qiáng)劑、顏料和/或其組合。
[0021] 可以加入表面活性劑以控制所述結(jié)合分散體的潤(rùn)濕角（即，表面能）。合適的表面 活性劑的實(shí)例包括十二烷基硫酸鈉。當(dāng)使用時(shí)，所述表面活性劑的量可為相對(duì)于所述結(jié)合 分散體的總重量的約〇. 5wt%_約40wt%。
[0022]可以以相對(duì)于所述結(jié)合分散體的總重量的約0. lwt%_約lwt%的任何量加入所述抗 微生物劑。合適的抗微生物劑的實(shí)例包括PROXEL ? GXL(1，2-苯并異噻唑啉-3-酮的水溶液， 可獲自Arch Chemicals, Inc.) 〇
[0023]當(dāng)需要所述3D物體的至少一部分是有光澤的時(shí)，所述結(jié)合分散體可以包含光澤增 強(qiáng)劑。合適的光澤增強(qiáng)劑的實(shí)例包括蠟和長(zhǎng)鏈烴（即，具有16個(gè)或更多個(gè)碳原子的分子(例 如異十六烷)或20個(gè)或更多個(gè)碳原子的分子）。所述光澤增強(qiáng)劑可以以相對(duì)于所述結(jié)合分散 體的總重量的約lwt%_約25wt%的量存在。如將參考附圖標(biāo)記108進(jìn)一步討論的，包含所述光 澤增強(qiáng)劑的結(jié)合分散體的實(shí)例可用于形成整個(gè)3D物體、3D物體的外周、3D物體的外周的一 部分等。
[0024]在不存在額外的有色顏料的情況下，所述結(jié)合分散體具有透明的（或幾乎透明的） 視覺外觀。在這些情況下，產(chǎn)生的3D物體將沒有顏色或具有與所述可燒結(jié)材料的天然色相 似的顏色。在其他情況下，可以加入顏料以對(duì)所述結(jié)合分散體以及由著色/有色的結(jié)合分散 體制得的3D物體的層或部分賦予顏色。
[0025]當(dāng)使用時(shí)，可以以相對(duì)于所述結(jié)合分散體的總重量的約lwt%_約10wt%的量將所述 顏料加入到所述結(jié)合分散體中。所述顏料可以是任何顏色的，包括(作為實(shí)例)青色顏料、品 紅色顏料、黃色顏料、黑色顏料、紫色顏料、綠色顏料、棕色顏料、橙色顏料、紫紅色顏料、白 色顏料、金屬顏料(例如，金顏料、青銅顏料、銀顏料或青銅顏料等）、珠光顏料、或其組合?？?使用有機(jī)和/或無(wú)機(jī)顏料。
[0026] 藍(lán)色或青色有機(jī)顏料的實(shí)例包括C. I.顏料藍(lán)1、C. I.顏料藍(lán)2、C. I.顏料藍(lán)3、C. I. 顏料藍(lán)15、C.I.顏料藍(lán)15:3、C.I.顏料藍(lán)15:34、(：.1.顏料藍(lán)15:4、(：.1.顏料藍(lán)16、(：.1.顏料 藍(lán)18、C.I.顏料藍(lán)22、C.I.顏料藍(lán)25、C.I.顏料藍(lán)60、C.I.顏料藍(lán)65、C.I.顏料藍(lán)66、C.I.甕 藍(lán)4和C. I.瓷藍(lán)60。
[0027] 合適的品紅色、紅色或紫色有機(jī)顏料的一些實(shí)例包括C. I.顏料紅1、C. I.顏料紅2、 C. I.顏料紅3、C. I.顏料紅4、C. I.顏料紅5、C. I.顏料紅6、C. I.顏料紅7、C. I.顏料紅8、C. I. 顏料紅9、C. I.顏料紅10、C. I.顏料紅11、C. I.顏料紅12、C. I.顏料紅14、C. I.顏料紅15、C. I. 顏料紅16、C. I.顏料紅17、C. I.顏料紅18、C. I.顏料紅19、C. I.顏料紅21、C. I.顏料紅22、 C. I.顏料紅23、C. I.顏料紅30、C. I.顏料紅31、C. I.顏料紅32、C. I.顏料紅37、C. I.顏料紅 38、C. I.顏料紅40、C. I.顏料紅41、C. I.顏料紅42、C. I.顏料紅48 (Ca)、C. I顏料紅48 (Mn)、 C. I顏料紅57 (Ca)、C. I顏料紅57:1、C. I.顏料紅88、C. I.顏料紅112、C. I.顏料紅114、C. I.顏 料紅122、C. I.顏料紅123、C. I.顏料紅144、C. I.顏料紅146、C. I.顏料紅149、C. I.顏料紅 150、C. I.顏料紅166、C. I.顏料紅168、C. I.顏料紅170、C. I.顏料紅171、C. I.顏料紅175、 C. I.顏料紅176、C. I.顏料紅177、C. I.顏料紅178、C. I.顏料紅179、C. I.顏料紅184、C. I.顏 料紅185、C ? I ?顏料紅187、C ? I ?顏料紅202、C ? I ?顏料紅209、C ? I ?顏料紅219、C ? I ?顏料紅 224、(：.1.顏料紅245、(：.1.顏料紫19、(：.1.顏料紫23、(：.1.顏料紫32、(：.1.顏料紫33、(：.1.顏 料紫36、C. I.顏料紫38、C. I.顏料紫43和C. I.顏料紫50。
[0028]合適的黃色有機(jī)顏料的一些實(shí)例包括C. I.顏料黃1、C. I.顏料黃2、C. I.顏料黃3、 C. I.顏料黃4、C. I.顏料黃5、C. I.顏料黃6、C. I.顏料黃7、C. I.顏料黃10、C. I.顏料黃11、 (：.1.顏料黃12、(：.1.顏料黃13、(：.1.顏料黃14、(：.1.顏料黃16、(：.1.顏料黃17、(：.1.顏料黃 24、C. I.顏料黃34、C. I.顏料黃35、C. I.顏料黃37、C. I.顏料黃53、C. I.顏料黃55、C. I.顏料 黃65、C. I.顏料黃73、C. I.顏料黃74、C. I.顏料黃75、C. I.顏料黃81、C. I.顏料黃83、C. I.顏 料黃93、C. I.顏料黃94、C. I.顏料黃95、C. I.顏料黃97、C. I.顏料黃98、C. I.顏料黃99、C. I. 顏料黃108、C. I.顏料黃109、C. I.顏料黃110、C. I.顏料黃113、C. I.顏料黃114、C. I.顏料黃 117、(：.1.顏料黃120、(：.1.顏料黃124、(：.1.顏料黃128、(：.1.顏料黃129、(：.1.顏料黃133、 (：.1.顏料黃138、(：.1.顏料黃139、(：.1.顏料黃147、(：.1.顏料黃151、(：.1.顏料黃153、(：.1.顏 料黃154、C. I.顏料黃167、C. I.顏料黃172、C. I.顏料黃180和C. I.顏料黃185。
[0029] 合適的無(wú)機(jī)黑色顏料的實(shí)例包括碳黑。碳黑顏料的實(shí)例包括由Mitsubishi Chemical Corporation，Japan制造的那些（例如，碳黑No. 2300、N〇. 900、MCF88、N〇. 33、 No. 40、N〇. 45、No. 52、MA7、MA8、MA10C^PINo.2200B);*ColumbianChemicalsCompany， Marietta, Georgia制造的RAVEN?系列的各種碳黑顏料（例如，RAVEN?5750、RAVEN?5250、 RAVEN?5000、RAVEN?3500、RAVEN?1255 和RAVEN?700);由Cabot Corporation，Boston， Massachusetts制造的REGAL?系列、MOGUL?系列或MONARCH?系列的各種碳黑顏料（例如， REGAL?400R、REGAL ? 330R 和 REGAL?660R);和由 Evonik Degussa Corporation, Parsippany，New Jersey制造的各種黑色顏料（例如，顏色黑FW1、顏色黑FW2、顏色黑FW2V、 顏色黑 FW18、顏色黑 FW200、顏色黑 S150、顏色黑 S160、顏色黑 S170、PRINTEX?35、PRINTEX?U、 ?尺11?^乂、、？1?11?^乂81401]、特殊黑5、特殊黑44和特殊黑4)。有機(jī)黑色顏料的實(shí)例包括苯胺 黑，例如C.I.顏料黑1。
[0030] 綠色有機(jī)顏料的一些實(shí)例包括C. I.顏料綠1、C. I.顏料綠2、C. I.顏料綠4、C. I.顏 料綠7、C. I.顏料綠8、C. I.顏料綠10、C. I.顏料綠36和C. I.顏料綠45。
[0031]棕色有機(jī)顏料的實(shí)例包括C. I.顏料棕1、C. I顏料棕5、C. I.顏料棕22、C. I.顏料棕 23、C. I.顏料棕25、C. I.顏料棕41和C. I.顏料棕42。
[0032]橙色有機(jī)顏料的一些實(shí)例包括C. I.顏料橙1、C. I.顏料橙2、C. I.顏料橙5、C. I.顏 料橙7、C.I.顏料橙13、C.I.顏料橙15、C.I.顏料橙16、C.I.顏料橙17、C.I.顏料橙19、C.I.顏 料橙24、C. I.顏料橙34、C. I.顏料橙36、C. I.顏料橙38、C. I.顏料橙40、C. I.顏料橙43和C. I. 顏料橙66。
[0033] 合適的金屬顏料包括選自金、銀、鉑、鎳、鉻、錫、鋅、銦、鈦、銅、鋁和任何這些金屬 的合金的金屬。這些金屬可以單獨(dú)使用或與兩種或更多種金屬或金屬合金組合使用。金屬 顏料的一些實(shí)例包括STANDARrR0100、STANDARrR0200和DORADO?金-青銅顏料（可獲自 Eckart Effect Pigments, ffesel, Germany)。
[0034] 當(dāng)所述結(jié)合分散體包含顏料時(shí)，它可以合意地還包含分散劑。選擇的所述分散劑 能夠?qū)⑺鲱伭戏稚⒃谡麄€(gè)水性載體中。合適的分散劑的實(shí)例包括十二烷基硫酸鈉。包含 的分散劑的量將取決于使用的顏料的量且可為相對(duì)于所述結(jié)合分散體中的顏料的總重量 的約lwt%_約20wt%。如果顏料是可自分散的顏料，則將不使用額外的分散劑。
[0035] 在選擇所述結(jié)合分散體之后，方法100還包括沉積可燒結(jié)材料，如圖1的附圖標(biāo)記 104所示。此步驟104的實(shí)例在圖2A中的橫截面中示出。在圖2A所示的實(shí)例中，如將在下面更 詳細(xì)地討論，已經(jīng)沉積可燒結(jié)材料16的一個(gè)層10。
[0036] 可燒結(jié)材料16可以是粉末、液體、糊劑或凝膠?？蔁Y(jié)材料16的實(shí)例包括具有大于 5°C的寬加工窗口（即，熔點(diǎn)和再結(jié)晶溫度之間的溫度范圍）的半結(jié)晶熱塑性材料?？蔁Y(jié)材 料16的一些具體實(shí)例包括聚酰胺(例如，尼龍11、尼龍12、尼龍6、尼龍8、尼龍9、尼龍66、尼龍 612、尼龍812、尼龍912等）?？蔁Y(jié)材料16的其他具體實(shí)例包括聚乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二 醇酯(PET)以及這些材料的無(wú)定形變體。
[0037]在圖2A所示的實(shí)例中，用于形成3D物體的印刷系統(tǒng)12包括供給床14(包括可燒結(jié) 材料16的供給）、遞送活塞18、輥?zhàn)?0、制造床22和制造活塞24。這些物理元件的每個(gè)可以可 操作地連接到印刷系統(tǒng)12的中央處理單元(未示出）。所述中央處理單元(例如，運(yùn)行存儲(chǔ)在 非臨時(shí)性的、有形的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)可讀指令)操縱并轉(zhuǎn)換作為印刷機(jī)的 寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)的物理（電子)量表現(xiàn)的數(shù)據(jù)，以控制物理元件來(lái)創(chuàng)建3D物體。用于可燒 結(jié)材料16、結(jié)合分散體等的選擇性遞送的數(shù)據(jù)可以源自待形成的3D物體的模型。
[0038]遞送活塞18與制造活塞24可以是相同類型的活塞，但被編程為以相反的方向移 動(dòng)。在一個(gè)實(shí)例中，當(dāng)3D物體的第一層待形成時(shí)，遞送活塞18可以被編程為將預(yù)定量的可燒 結(jié)材料16推出供給床14中的開口并且制造活塞24可以被編程為以遞送活塞18的相反方向 移動(dòng)，以增加制造床22的深度。遞送活塞18將前進(jìn)足夠以使得當(dāng)輥?zhàn)?0將可燒結(jié)材料16推 入制造床22中時(shí)，制造床22的深度足以使得可燒結(jié)材料16的層10可在床22中形成。輥?zhàn)?0 能夠?qū)⒖蔁Y(jié)材料16鋪展入制造床22中，以形成厚度相對(duì)均勻的層10。在一個(gè)實(shí)例中，層10 的厚度為約90M1-約11 Own，但是也可以使用更薄或更厚的層。
[0039]應(yīng)該理解，輥?zhàn)?0可以被其他工具代替，例如，可以合意地鋪展不同類型的粉末的 刮刀或輥?zhàn)雍凸蔚兜慕M合。
[0040]在可燒結(jié)材料16的層10沉積于制造床22中之后，將層10暴露于熱量(如圖1中的附 圖標(biāo)記104和圖2B中所示）。進(jìn)行加熱以預(yù)熱可燒結(jié)材料16,并且因此期望加熱溫度低于可 燒結(jié)材料16的熔點(diǎn)。因此，所選擇的溫度將取決于所用的可燒結(jié)材料16。作為實(shí)例，加熱溫 度可比可燒結(jié)材料的熔點(diǎn)低約5°C_約50°C。在一個(gè)實(shí)例中，加熱溫度為約50°C至約350°C。 在另一個(gè)實(shí)例中，加熱溫度為約60°C-約170°C。
[0041 ]可燒結(jié)材料16的層10的預(yù)熱可以使用將制造床22中的所有可燒結(jié)材料16暴露于 熱量的任何適當(dāng)?shù)臒嵩磥?lái)實(shí)現(xiàn)。所述熱源的實(shí)例包括熱熱源或光輻射源。
[0042]在預(yù)熱層10之后，如圖1中的附圖標(biāo)記108和圖2C中所示，將所述結(jié)合分散體選擇 性地施加于層10中的可燒結(jié)材料16的至少一部分上。如圖2C所示，可以從噴墨印刷頭26分 配結(jié)合分散體28。盡管在圖2C中示出了單個(gè)印刷頭，但是可以理解，可以使用跨越制造床22 的寬度的多個(gè)印刷頭。印刷頭26可以被連接到將印刷頭26移動(dòng)接近制造床22的移動(dòng)XY平臺(tái) (stage)或平移托架(carriage)(均未示出），以便在一個(gè)或多個(gè)所需的區(qū)域中沉積結(jié)合分 散體28。印刷頭26可以被編程為接收來(lái)自中央處理單元的指令，并根據(jù)3D物體的第一層的 圖案來(lái)沉積結(jié)合分散體28。印刷頭26選擇性地將結(jié)合分散體28施加于待熔融以成為3D物體 的第一層的層10的那些部分上。作為一個(gè)實(shí)例，如果第一層待被成形為諸如立方體或圓柱 體，則將結(jié)合分散體28分別以正方形圖案或圓形圖案(從俯視圖）沉積于可燒結(jié)材料16的層 10的至少一部分上。在圖2C所示的實(shí)例中，將結(jié)合分散體28以正方形圖案沉積于層10的區(qū) 域44上，而不是區(qū)域42上。
[0043]所述結(jié)合劑的水溶性性質(zhì)和結(jié)合分散體28的水性性質(zhì)使所述結(jié)合劑i)能夠滲入 可燒結(jié)材料層10中，即使層10可能具有不同的壓實(shí)度或孔隙度，并且在一些情況下，ii)能 夠鈍化可燒結(jié)材料16的表面。可燒結(jié)材料10可以是疏水性的，并且結(jié)合分散體28中的助溶 劑和/或表面活性劑的存在可以協(xié)助獲得所需的潤(rùn)濕行為。
[0044]貫穿結(jié)合分散體28被施加于其上的層10的部分的結(jié)合劑的并入(integration)能 夠控制機(jī)械功能性(通過調(diào)整結(jié)合劑的量，從而控制各層中以及各層之間的燒結(jié)、熔融、結(jié) 合的水平）以及形成的3D物體的層的尺寸精度。
[0045]可以選擇性地施加單一的結(jié)合分散體28以形成3D物體的層，或可以選擇性地施加 多種結(jié)合分散體28以形成3D物體的層。
[0046]在其中期望3D物體的整個(gè)層都是有光澤的實(shí)例中，可以選擇性地施加包含光澤增 強(qiáng)劑的單一的結(jié)合分散體28。在此實(shí)例中，對(duì)形成的層的內(nèi)部和外部?jī)烧哔x予光澤。
[0047]在其中期望3D物體的外部是有光澤的另一個(gè)實(shí)例中，可以選擇性地施加不包含光 澤增強(qiáng)劑的結(jié)合分散體28以形成層的內(nèi)部，并且可以沿著不包含光澤增強(qiáng)劑的結(jié)合分散體 28的外邊緣或外周選擇性地施加包含光澤增強(qiáng)劑的第二結(jié)合分散體(未示出）。在這些實(shí)例 中，在最終形成的層的外部處顯示增強(qiáng)的光澤。在圖2C所示的實(shí)例中，可以將包含光澤增強(qiáng) 劑的第二結(jié)合分散體選擇性地施加在不含光澤增強(qiáng)劑的結(jié)合分散體28的外邊緣處的區(qū)域 42中。
[0048]可替代地，在圖2C所示的實(shí)例中，包含光澤增強(qiáng)劑的第二結(jié)合分散體可以代替結(jié) 合分散體28選擇性地被施加，以形成所示的外周。作為這個(gè)過程的結(jié)果形成的層32的一個(gè) 實(shí)例示于圖3A中。在制作層32時(shí)，內(nèi)部部分P1部分地由不含光澤增強(qiáng)劑的結(jié)合分散體28制 成，并且一個(gè)或多個(gè)外部部分P2部分地由確實(shí)含有光澤增強(qiáng)劑的第二結(jié)合分散體制成。如 圖3B所示，具有增強(qiáng)的光澤的部分P2在最終物體40中將是可見的，而不具有增強(qiáng)的光澤的 部分P1形成層32的內(nèi)部，其在最終物體40中是不可見的。
[0049] 可以通過增加包含光澤增強(qiáng)劑的結(jié)合分散體的體素密度(voxel density)增強(qiáng)光 澤效果。例如，可以在其中需要增強(qiáng)的光澤的每個(gè)像素/體素位置處施加多滴包含光澤增強(qiáng) 劑的結(jié)合分散體，或可以增加包含光澤增強(qiáng)劑的結(jié)合分散體的寬度/鋪展。
[0050] 此外，當(dāng)3D物體的層以Z方向建立時(shí)，可以沿著XY平面和/或沿Z軸實(shí)現(xiàn)光澤度的均 勻性或變化。光澤度均勻性可以通過將具有光澤增強(qiáng)劑的結(jié)合分散體在相同的體素密度下 至少施加在各自層的每個(gè)的外周處來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)例中，光澤度變化可以通過將具有光 澤增強(qiáng)劑的結(jié)合分散體在不同的體素密度下至少施加在各自層的每個(gè)的外周處來(lái)實(shí)現(xiàn)。作 為一個(gè)實(shí)例，如果期望光澤度沿Z軸降低，則具有光澤增強(qiáng)劑的結(jié)合分散體的體素密度可以 在第一層中最高并且在隨后形成的層中降低。作為另一個(gè)實(shí)例，如果期望光澤度沿X軸降 低，則具有光澤增強(qiáng)劑的結(jié)合分散體的體素密度可以在每個(gè)層的左(或右)側(cè)最高并向每個(gè) 層的右(或左)側(cè)移動(dòng)時(shí)降低。在另一個(gè)實(shí)例中，光澤度變化可以通過將具有光澤增強(qiáng)劑的 結(jié)合分散體在一些區(qū)域處施加并將不具有光澤增強(qiáng)劑的結(jié)合分散體在其他區(qū)域處施加來(lái) 實(shí)現(xiàn)。
[0051] 在其中期望3D物體的整個(gè)層有一些顏色（即，非透明的）或?yàn)榭蔁Y(jié)材料16的顏色 的實(shí)例中，可以選擇性地施加包含顏料的單一的結(jié)合分散體28。在此實(shí)例中，將對(duì)形成的層 的內(nèi)部和外部?jī)烧哔x予顏色。
[0052]在其中期望3D物體的外部是有色的另一個(gè)實(shí)例中，可以選擇性地施加不包含顏料 的結(jié)合分散體28以形成層的內(nèi)部，并且可以沿著不包含顏料的結(jié)合分散體28的外邊緣或外 周選擇性地施加包含顏料的第二結(jié)合分散體(未示出）。在這些實(shí)例中，顏料顏色(或顏料顏 色的色調(diào)）在最終形成的層的外部處顯示。在圖2C所示的實(shí)例中，可以在不含顏料的結(jié)合分 散體28的外邊緣處的區(qū)域42中選擇性地施加包含顏料的第二結(jié)合分散體。
[0053]可替代地，在圖2C所示的實(shí)例中，包含顏料的第二結(jié)合分散體可以代替結(jié)合分散 體28(不含顏料)選擇性地被施加，以形成所示的外周。作為這個(gè)過程的結(jié)果形成的層32的 一個(gè)實(shí)例示于圖3A中。在制作層32時(shí)，內(nèi)部部分P1部分地由不含顏料的結(jié)合分散體28制成， 并且一個(gè)或多個(gè)外部部分P2部分地由確實(shí)含有顏料的第二結(jié)合分散體制成。如圖3B所示， 有色部分P2在最終物體40中將是可見的，而無(wú)色部分P1形成層32的內(nèi)部，其在最終物體40 中是不可見的。
[0054]當(dāng)3D物體的層以Z方向建立時(shí)，可以沿著XY平面和/或沿Z軸實(shí)現(xiàn)顏色的均勻性或 變化。顏色均勻性可以通過將具有單一顏色的結(jié)合分散體在相同的體素密度下至少施加在 各自層的每個(gè)的外周處來(lái)實(shí)現(xiàn)。顏色變化可以通過將包含不同有色顏料或者具有不同色調(diào) 的相同有色顏料的不同的結(jié)合分散體選擇性地沉積在不同區(qū)域處、或者通過將不同量的相 同有色結(jié)合分散體選擇性地沉積在不同區(qū)域處來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)例中，顏色變化可以通過 將具有顏料的結(jié)合分散體在不同的體素密度下至少施加在各自層的每個(gè)的外周處來(lái)實(shí)現(xiàn)。 作為一個(gè)實(shí)例，如果期望顏色沿 Z軸降低，則具有顏料的結(jié)合分散體的體素密度可以在第一 層中最高并且在隨后形成的層中降低。作為另一個(gè)實(shí)例，如果期望顏色沿X軸降低，則具有 顏料的結(jié)合分散體的體素密度可以在每個(gè)層的左(或右)側(cè)最高并向每個(gè)層的右(或左)側(cè) 移動(dòng)時(shí)降低。在另一個(gè)實(shí)例中，顏色變化可以通過將具有顏料的結(jié)合分散體在一些區(qū)域處 施加并將不含顏料的結(jié)合分散體在其他區(qū)域處施加來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0055]在將一種或多種結(jié)合分散體28選擇性地施加在一個(gè)或多個(gè)所需的區(qū)域中之后，將 可燒結(jié)材料16的整個(gè)層10和被施加至所述層的至少一部分的一種或多種結(jié)合分散體28暴 露于紅外或近紅外輻射。這在圖1的步驟110中和圖2D中示出。
[0056]所述紅外或近紅外輻射從燒結(jié)源30,例如IR或近IR固化燈、IR或近IR發(fā)光二極管 (LED)或具有所需的IR波長(zhǎng)的激光器發(fā)出。燒結(jié)源30可以被連接到例如還容納一個(gè)或多個(gè) 印刷頭26的托架。所述托架可以將燒結(jié)源30移動(dòng)到接近于制造床22的位置中。燒結(jié)源30可 以被編程為接收來(lái)自中央處理單元的指令，并使層10和結(jié)合分散體28暴露于IR或近IR能 量。
[0057] 施加輻射的時(shí)間或能量暴露時(shí)間的長(zhǎng)度可取決于例如以下的一個(gè)或多個(gè):輻射源 40的特性;可燒結(jié)材料16的特性;和/或結(jié)合分散體28的特性。
[0058] 應(yīng)該理解，燒結(jié)水平的變化可以使用與上述光澤度變化和/或顏色變化相似的策 略來(lái)實(shí)現(xiàn)。作為一個(gè)實(shí)例，如果期望燒結(jié)水平沿Z軸降低，則輻射暴露時(shí)間可以在第一層中 最高并在隨后形成的層中降低。
[0059] 結(jié)合分散體28中的所述水溶性或水可分散性的紅外或近紅外結(jié)合劑增強(qiáng)了 IR或 近IR能量的吸收，將吸收的IR或近IR能量轉(zhuǎn)化為熱能，并促進(jìn)熱量傳遞至與所述結(jié)合劑接 觸的可燒結(jié)材料16(即在區(qū)域44中）。在一個(gè)實(shí)例中，所述水溶性或水可分散性的紅外或近 紅外結(jié)合劑充分地將區(qū)域44中的可燒結(jié)材料16的溫度提升至高于其熔點(diǎn)，允許可燒結(jié)材料 16的固化(例如，燒結(jié)、結(jié)合、熔融等)發(fā)生。結(jié)合分散體28還可以導(dǎo)致例如加熱可燒結(jié)材料 16低于其熔點(diǎn)，但至適于引起軟化和結(jié)合的溫度。應(yīng)該理解，不具有施加至其中的結(jié)合分散 體28的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域42吸收較少的能量，因此，一個(gè)或多個(gè)這些區(qū)域42中的可燒結(jié)材料 16通常不超過熔點(diǎn)并且不固化。這形成了待形成的3D物體40的一個(gè)層32(圖3A和圖3B)。
[0060] 如上面所提到的，暴露于IR或近IR輻射使一個(gè)或多個(gè)區(qū)域44中的可燒結(jié)材料16固 化，以形成3D物體的層32。圖1的步驟104至步驟110可以重復(fù)所需的次數(shù)以創(chuàng)建隨后的層 34、36、38(圖2E)，并最終形成3D物體40。應(yīng)當(dāng)理解，在施加能量期間，由結(jié)合分散體28已被 遞送或已滲入其上的可燒結(jié)材料16的一部分吸收的熱量可能傳播到先前凝固的層，例如層 32,使得該層的至少一些升溫至高于其熔點(diǎn)。這種效應(yīng)有助于在3D物體40的相鄰層之間產(chǎn) 生強(qiáng)的層間結(jié)合。
[00611圖2E圖示說明了3D物體40的一個(gè)實(shí)例。然而，應(yīng)該理解，隨后形成的層34、36、38可 以具有任何所需的形狀和/或厚度，并且可以與任何其他層32、34、36、38相同或不同，取決 于待形成的3D物體40的尺寸、形狀等。
[0062] 如圖2E所示，當(dāng)隨后的層34、36、38已經(jīng)形成時(shí)，遞送活塞18被推至靠近遞送床14 的開口，并且遞送床14中的可燒結(jié)材料16的供給減少（例如，相比于在該方法開始時(shí)的圖 2A)。制造活塞24被推至進(jìn)一步遠(yuǎn)離制造床22的開口，以容納可燒結(jié)材料16和選擇性地施加 的結(jié)合分散體28的一個(gè)或多個(gè)隨后的層。由于可燒結(jié)材料16的至少一些在每個(gè)層32、34、 36、38形成之后保持為未固化的，因此3D物體40至少部分地被制造床22中的未固化的可燒 結(jié)材料16包圍。
[0063]當(dāng)3D物體40完成時(shí)，可以將其從制造床移除，且保留在制造床22中的未固化的可 燒結(jié)材料16可以被再使用。可以用水處理3D物體40,以除去3D物體40的表面處的任何未固 化的結(jié)合劑。由于被除去的結(jié)合劑是水溶性或水可分散性的，因此它可以被再循環(huán)。在一個(gè) 實(shí)例中，可以將在水處理中除去的結(jié)合劑并入用于形成另一個(gè)3D物體的另一種結(jié)合分散體 28中。
[0064]如前所述，圖3A和圖3B圖示說明了3D物體40的橫截面視圖和透視圖。每個(gè)層32、 34、36、38包含固化的(燒結(jié)的、熔融的等)可燒結(jié)材料和結(jié)合所述固化的可燒結(jié)材料的紅外 或近紅外結(jié)合劑。
[0065]現(xiàn)在參考圖4,描繪了印刷系統(tǒng)12'的另一個(gè)實(shí)例。系統(tǒng)12'包括控制添加印刷系統(tǒng) 12'的一般操作的中央處理單元46。作為一個(gè)實(shí)例，中央處理單元46可以是例如經(jīng)由通信總 線（未示出）耦合到存儲(chǔ)器50的基于微處理器的控制器。存儲(chǔ)器50存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)可讀指令48。 中央處理單元46可以執(zhí)行指令48,并且因此可以根據(jù)指令48控制系統(tǒng)12'的操作。
[0066]在該實(shí)例中，印刷系統(tǒng)12'包括結(jié)合分散體分配器26以選擇性地將結(jié)合分散體28 遞送至在支撐元件58上提供的可燒結(jié)材料16的層(在該圖中未示出）。在一個(gè)實(shí)例中，支撐 元件58具有約10cm X 10cm直至約100cm X 100cm的尺寸，但是支撐元件58可以具有更大或更 小的尺寸，取決于待形成的3D物體40。
[0067]中央處理單元46控制將結(jié)合分散體28根據(jù)遞送控制數(shù)據(jù)52選擇性遞送至可燒結(jié) 材料16的層。
[0068]在圖4所示的實(shí)例中，應(yīng)當(dāng)理解，分配器26是印刷頭，例如熱印刷頭或壓電噴墨印 刷頭。印刷頭26可以是按需噴墨印刷頭或連續(xù)噴墨印刷頭。
[0069]印刷頭26可用于選擇性地遞送結(jié)合分散體28(當(dāng)其為合適的流體形式時(shí)）。如上所 述，結(jié)合分散體28包含水性載體(例如水）、一種或多種助溶劑、一種或多種分散劑等，以使 得能夠經(jīng)由印刷頭26遞送所述結(jié)合分散體28。
[0070] 在一個(gè)實(shí)例中，可以選擇印刷頭26以約300點(diǎn)每英寸(DPI)至約1200DPI的分辨率 遞送結(jié)合分散體28的液滴。在其他實(shí)例中，可以選擇印刷頭26以能夠以更高或更低的分辨 率遞送結(jié)合分散體28的液滴。
[0071 ]印刷頭26可包括噴嘴陣列，印刷頭26通過所述噴嘴陣列能夠選擇性地噴射流體的 液滴。在一個(gè)實(shí)例中，每個(gè)液滴可為約10皮升(P1)每滴的數(shù)量級(jí)，但預(yù)期的是可以使用更高 或更低的液滴尺寸。在一些實(shí)例中，印刷頭26能夠遞送可變尺寸液滴。
[0072] 印刷頭26可以是印刷系統(tǒng)12'的組成部分，或者它可以是用戶可替換的。當(dāng)印刷頭 26是用戶可替換的時(shí)，它可以被可拆卸地插入合適的分配器接收器或接口模塊（未示出） 中。
[0073] 在印刷系統(tǒng)12'的另一個(gè)實(shí)例中，單個(gè)噴墨印刷頭可用于選擇性地遞送不同的結(jié) 合分散體28。例如，所述印刷頭的第一組印刷頭噴嘴可被配置成遞送結(jié)合分散體28中的一 種，并且所述印刷頭的第二組印刷頭噴嘴可被配置成遞送其他的結(jié)合分散體28。
[0074]如圖4所示，分配器26具有使其能夠跨越頁(yè)寬陣列構(gòu)造的支撐元件58的整個(gè)寬度 的長(zhǎng)度。在一個(gè)實(shí)例中，所述頁(yè)寬陣列構(gòu)造通過多個(gè)印刷頭的適當(dāng)布置實(shí)現(xiàn)。在另一個(gè)實(shí)例 中，所述頁(yè)寬陣列構(gòu)造通過具有噴嘴陣列的單個(gè)印刷頭實(shí)現(xiàn)，所述噴嘴陣列具有使其能夠 跨越支撐元件58的寬度的長(zhǎng)度。在印刷系統(tǒng)12'的其他實(shí)例中，分配器26可以具有不能使其 跨越支撐元件58的整個(gè)寬度的較短的長(zhǎng)度。
[0075]盡管在圖4中未示出，但是應(yīng)當(dāng)理解，分配器26可被安裝在可移動(dòng)的托架上，以使 它能夠沿圖示的Y軸橫跨支元件58的長(zhǎng)度雙向移動(dòng)。這使得能夠在單程中橫跨支撐元件58 的整個(gè)寬度和長(zhǎng)度選擇性遞送結(jié)合分散體28。在其他實(shí)例中，分配器26可以是固定的而支 撐元件58被配置成相對(duì)其移動(dòng)。
[0076] 如本文所用，術(shù)語(yǔ)'寬度'通常是指在平行于圖4中所示的X軸和Y軸的平面中的最 短尺寸，并且術(shù)語(yǔ)'長(zhǎng)度'是指在該平面中的最長(zhǎng)尺寸。然而，應(yīng)該理解，在其他實(shí)例中，術(shù)語(yǔ) "寬度"與術(shù)語(yǔ)"長(zhǎng)度"可以是可互換的。作為一個(gè)實(shí)例，分配器26可具有使其能夠跨越支撐 元件58的整個(gè)長(zhǎng)度的長(zhǎng)度，而可移動(dòng)的托架可以橫跨支撐元件58的寬度雙向移動(dòng)。
[0077] 在其中分配器26具有不能使其跨越支撐元件58的整個(gè)寬度的較短的長(zhǎng)度的實(shí)例 中，分配器26也可以橫跨支撐元件58的寬度以圖示的X軸雙向移動(dòng)。該構(gòu)造使得能夠使用多 程橫跨支撐元件58的整個(gè)寬度和長(zhǎng)度選擇性遞送結(jié)合分散體28。
[0078]分配器26可以在其中包括結(jié)合分散體28的供給，或者可以可操作地連接到結(jié)合分 散體28的獨(dú)立供給。
[0079] 如圖4所示，印刷系統(tǒng)12'還包括可燒結(jié)材料分配器56。該分配器56用于在支撐元 件58上提供可燒結(jié)材料16的層(例如，層10)。合適的可燒結(jié)材料分配器56可以包括，例如刮 片、輥?zhàn)踊蚱浣M合。
[0080]可以將可燒結(jié)材料16從料斗或其他合適的遞送系統(tǒng)供給至可燒結(jié)材料分配器56。 在所示的實(shí)例中，可燒結(jié)材料分配器56橫跨支撐元件58的長(zhǎng)度(Y軸)移動(dòng)以沉積可燒結(jié)材 料16的層。如前所述，可燒結(jié)材料16的第一層將沉積于支撐元件58上，而可燒結(jié)材料16的隨 后的層將沉積于預(yù)先沉積(且凝固）的層上。
[00811應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解，支撐元件58也可以沿Z軸移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)例中，支撐元件58以Z方 向移動(dòng)，從而使得當(dāng)可燒結(jié)材料16的新層沉積時(shí)，在最近形成的層的表面和分配器26的下 表面之間保持預(yù)定的間隙。然而，在其他實(shí)例中，支撐元件58可沿Z軸固定且分配器26可以 沿Z軸移動(dòng)。
[0082] 與系統(tǒng)12類似，系統(tǒng)12'還包括輻射源30以將能量施加到可燒結(jié)材料16和結(jié)合分 散體28的沉積層以導(dǎo)致可燒結(jié)材料16的一個(gè)或多個(gè)部分44凝固?？墒褂萌魏吻笆鲚椛湓?30。在一個(gè)實(shí)例中，輻射源30是能夠均勻地將能量施加至沉積的材料的單個(gè)能量源，并在另 一個(gè)實(shí)例中，輻射源30包括能量源陣列以將能量均勻地施加至沉積的材料。
[0083] 在本文公開的實(shí)例中，輻射源30被配置成以基本上均勻的方式將能量施加至沉積 的可燒結(jié)材料16的整個(gè)表面。這種類型的輻射源30可以被稱為未聚焦(unfocused)的能量 源。將整個(gè)層暴露于能量同時(shí)可以有助于提高可以生產(chǎn)三維物體的速度。
[0084]盡管沒有示出，但是應(yīng)該理解，輻射源30可被安裝在可移動(dòng)的托架上，或者也可以 在固定的位置。
[0085]中央處理單元46可以控制輻射源30。施加的能量的量可以根據(jù)遞送控制數(shù)據(jù)52。 [0086]系統(tǒng)12'還可以包括用于預(yù)熱沉積的可燒結(jié)材料16的預(yù)熱器60(如參考圖2B所示 和所描述的）。使用預(yù)熱器60可以幫助減少必須由輻射源30施加的能量的量。
[0087] 在整個(gè)說明書中對(duì)"一個(gè)實(shí)例"、"另一個(gè)實(shí)例"、"實(shí)例"等等的提及是指在結(jié)合該 實(shí)例所描述的特定元素(例如，特征、結(jié)構(gòu)和/或特性)被包括在本文所描述的至少一個(gè)實(shí)例 中，并且可以或可以不存在于其他實(shí)例中。此外，應(yīng)該理解，除非上下文另有明確說明，對(duì)于 任何實(shí)例所描述的元素可以在不同的實(shí)例中以任何適當(dāng)?shù)姆绞浇M合。
[0088] 應(yīng)該理解，本文所提供的范圍包括陳述的范圍以及在陳述的范圍內(nèi)的任何值或子 范圍。例如，約50 °C-約350°C的范圍應(yīng)解釋為不僅包括明確列舉的約50 °C-約350 °C的限值， 而且還包括單個(gè)值，例如57°C、95°C、125 °C、250 °C等，以及子范圍，例如約70°C-約225 °C、約 60°C-約170°C等。此外，當(dāng)"約"用于描述值時(shí)，這意味著包括從陳述的值的微小變化(高達(dá) +/-10%)。
[0089] 在描述和要求保護(hù)本文所公開的實(shí)例時(shí)，除非上下文另有明確說明，單數(shù)形式"一 個(gè)"、"一種"和"該"包括復(fù)數(shù)對(duì)象。
[0090] 雖然已詳細(xì)描述若干個(gè)實(shí)例，但對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將明顯的是所公開的實(shí)例可 以被修改。因此，上述描述應(yīng)被認(rèn)為是非限制性的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 三維(3D)印刷方法，其包括： 選擇用于形成三維物體的結(jié)合分散體，所述結(jié)合分散體包含： 水性載體;和 溶解或分散于所述水性載體中的紅外或近紅外結(jié)合劑，所述紅外或近紅外結(jié)合劑選自 具有連接到其每個(gè)側(cè)鏈的極性基團(tuán)的酞菁和具有連接到其每個(gè)側(cè)鏈的極性基團(tuán)的萘酞菁； 沉積可燒結(jié)材料； 將所述可燒結(jié)材料加熱到約50 °C_約350 °C的溫度； 將所述結(jié)合分散體選擇性地施加于所述可燒結(jié)材料的至少一部分上;和 將所述可燒結(jié)材料和施加于其上的所述結(jié)合分散體暴露于紅外或近紅外輻射，由此所 述紅外或近紅外結(jié)合劑吸收輻射并將吸收的輻射轉(zhuǎn)化為熱能，從而至少固化與所述紅外或 近紅外結(jié)合劑接觸的所述可燒結(jié)材料的至少一部分并形成所述三維物體的第一層。2. 如權(quán)利要求1中所述的3D印刷方法，其中所述結(jié)合分散體包含具有以下結(jié)構(gòu)的萘酞 菁：其中： R1是H、Ci-Ci8烷氧基或Mfe; M選自 〇1、11、211、厶1、卩6、(：〇、6&、111、]\111、￥和51; R2選自磺酸根、磷酸根和環(huán)氧乙烷;并且 當(dāng)M大于二價(jià)時(shí)，存在X且X選自鹵素；OH; OCOR，其中R是HSC1-C18烷基；COOZ，其中Z為 Li、Na或K; SO3Z，其中 Z為L(zhǎng)i、Na或K; PO3Z，其中 Z為L(zhǎng)i、Na或 K; NR3/，其中 R3是HSC1-C18 烷基； 和0(012012〇\013，其中111=1至500。3. 如權(quán)利要求1中所述的3D印刷方法，其中所述結(jié)合分散體包含具有以下結(jié)構(gòu)的酞菁：其中： R1是H、Cl_Cl8烷氧基或NH2 ; M選自 Ιη、Τ1、Υ和Sc; R2選自磺酸根、磷酸根和環(huán)氧乙烷;并且 當(dāng)M大于二價(jià)時(shí)，存在X且X選自鹵素；OH; OCOR，其中R是HSC1-C18烷基；COOZ，其中Z為 Li、Na或K; SO3Z，其中 Z為L(zhǎng)i、Na或K; PO3Z，其中 Z為L(zhǎng)i、Na或 K; NR34+，其中 R3是HSC1-C18 烷基； 和O(CH2CH2O)mCH3，其中m=l 至500。4. 如權(quán)利要求1中所述的3D印刷方法，其中所述結(jié)合分散體包含： 以相對(duì)于所述結(jié)合分散體的總重量的約〇. lwt%_約50wt%的量存在的所述紅外或近紅 外結(jié)合劑； 以相對(duì)于所述結(jié)合分散體的總重量的約〇. 5wt%_約40wt%的量存在的表面活性劑； 以相對(duì)于所述結(jié)合分散體的總重量的約lwt%_約40wt%的量存在的助溶劑； 以相對(duì)于所述結(jié)合分散體的總重量的O.lwt%-約lwt%的量存在的抗微生物劑;和 余量的水。5. 如權(quán)利要求4中所述的3D印刷方法，其中所述結(jié)合分散體進(jìn)一步包含相對(duì)于所述結(jié) 合分散體的總重量的約lwt%_約25wt%的量的光澤增強(qiáng)劑。6. 如權(quán)利要求5中所述的3D印刷方法，其進(jìn)一步包括通過在選擇性地施加的結(jié)合分散 體的外周處增加所述結(jié)合分散體的體素密度來(lái)增強(qiáng)所述三維物體的第一層的光澤度。7. 如權(quán)利要求4中所述的3D印刷方法，其進(jìn)一步包括通過將顏料并入所述結(jié)合分散體 中來(lái)對(duì)所述三維物體的第一層的內(nèi)部和外部賦予顏色，其中所述顏料以相對(duì)于所述結(jié)合分 散體的總重量的約lwt%_約10wt%的量存在。8. 如權(quán)利要求4中所述的3D印刷方法，其中： 所述結(jié)合分散體是無(wú)色的；并且 所述方法進(jìn)一步包括通過在選擇性地施加的無(wú)色結(jié)合分散體的外周處選擇性地施加 有色的結(jié)合分散體來(lái)對(duì)所述三維物體的第一層的外部賦予顏色，所述有色的結(jié)合分散體包 含： 以相對(duì)于所述有色的結(jié)合分散體的總重量的約〇 . lwt%_約50wt%的量存在的紅外或近 紅外結(jié)合劑； 以相對(duì)于所述有色的結(jié)合分散體的總重量的約I Wt%-約I Owt%的量存在的顏料； 以相對(duì)于所述有色的結(jié)合分散體的總重量的約〇 . 5wt%_約40wt%的量存在的表面活性 劑； 以相對(duì)于所述有色的結(jié)合分散體的總重量的約lwt%_約40wt%的量存在的助溶劑； 以相對(duì)于所述有色的結(jié)合分散體的總重量的〇 . lwt%_約lwt%的量存在的抗微生物劑； 和 余量的水。9. 如權(quán)利要求1中所述的3D印刷方法，其進(jìn)一步包括： 將可燒結(jié)材料的第二層沉積于所述三維物體的第一層上； 將所述可燒結(jié)材料的第二層加熱到約50 °C_約350 °C的溫度； 將結(jié)合分散體的第二層選擇性地施加于所述可燒結(jié)材料的第二層的至少一部分上;和 將所述可燒結(jié)材料的第二層和所述結(jié)合分散體的第二層暴露于紅外或近紅外輻射，由 此所述結(jié)合分散體的第二層中的紅外或近紅外結(jié)合劑吸收輻射并將吸收的輻射轉(zhuǎn)化為熱 能，從而至少固化與所述結(jié)合分散體的第二層的紅外或近紅外結(jié)合劑接觸的所述可燒結(jié)材 料的第二層的至少一部分并形成所述三維物體的第二層。10. 如權(quán)利要求9中所述的3D印刷方法，其進(jìn)一步包括重復(fù)所述沉積、加熱、選擇性地施 加和暴露以產(chǎn)生所述三維物體的隨后的層。11. 如權(quán)利要求10中所述的3D印刷方法，其進(jìn)一步包括將所述三維物體暴露于水處理， 從而除去任何未結(jié)合的紅外或近紅外結(jié)合劑。12. 如權(quán)利要求11中所述的3D印刷方法，其進(jìn)一步包括： 將所述未結(jié)合的紅外或近紅外結(jié)合劑并入其它結(jié)合分散體中；和 使用所述其它結(jié)合分散體形成其它三維物體。 13.3D印刷物體，其包括： 形成三維形狀的多個(gè)依次施加的層，所述多個(gè)依次施加的層的每個(gè)包含： 燒結(jié)和熔融的可燒結(jié)材料;和 將所述燒結(jié)和熔融的可燒結(jié)材料結(jié)合在一起的紅外或近紅外結(jié)合劑，所述紅外或近紅 外結(jié)合劑選自具有連接到其每個(gè)側(cè)鏈的極性基團(tuán)的酞菁和具有連接到其每個(gè)側(cè)鏈的極性 基團(tuán)的萘酞菁。14.如權(quán)利要求13中所述的3D印刷物體，其中所述萘酞菁具有以下結(jié)構(gòu)：并且其中： R1是H、Ci-Ci8烷氧基或NH2; M選自 〇1、11、211、厶1、卩6、(：〇、6&、111、]\111、￥和51; R2選自磺酸根、磷酸根和環(huán)氧乙烷;并且 當(dāng)M大于二價(jià)時(shí)，存在X且X選自鹵素；OH; OCOR，其中R是HSC1-C18烷基；COOZ，其中Z為 Li、Na或K; SO3Z，其中 Z為L(zhǎng)i、Na或K; PO3Z，其中 Z為L(zhǎng)i、Na或 K; NR3/，其中 R3是HSC1-C18 烷基； 和0(012012〇\013，其中111=1至500。15.如權(quán)利要求13中所述的3D印刷物體，其中所述酞菁具有以下結(jié)構(gòu)： 其中：R1是H、Ci_Ci8烷氧基或NH2; M選自 Ιη、Τ1、Υ和Sc; R2選自磺酸根、磷酸根和環(huán)氧乙烷;并且 當(dāng)M大于二價(jià)時(shí)，存在X且X選自鹵素；OH; OCOR，其中R是HSC1-C18烷基；COOZ，其中Z為 Li、Na或K; SO3Z，其中 Z為L(zhǎng)i、Na或K; PO3Z，其中 Z為L(zhǎng)i、Na或 K; NR34+，其中 R3是HSC1-C18 烷基； 和O(CH2CH2O)mCH3，其中m=l 至500。
【文檔編號(hào)】B29C67/00GK105899346SQ201480073352
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年1月29日
【發(fā)明人】S.加納帕蒂亞龐, H.S.湯姆, H.T.吳
【申請(qǐng)人】惠普發(fā)展公司，有限責(zé)任合伙企業(yè)