[发明专利]通过选择性地熔合聚合物粉末层生产物品

说明书

本发明涉及用于通过选择性地熔合多个聚合物粉末层来制造物品的方法，更特别地是通过使用激光来固相烧结基于具有低冷结晶焓的共聚酰胺6的粉末而快速原型化制造物品的方法。本发明还涉及通过这样一种方法获得的物品。

现有技术

用于通过选择性地熔合多个聚合物粉末层来制造物品的方法是以下的一种方法，该方法允许不使用工具加工并且不使用机加工而根据待生产物品的三维图像通过烧结(尤其是使用激光)聚合物粉末的多个重叠层，来获得具有复杂形状的部件。这总体上使用热塑性聚合物来完成。通过激光烧结的快速原型化的通用方面在专利US 6,136,948以及专利申请WO 96/06881和US 20040138363中提到。使用了在电磁辐射下聚集聚酰胺粉末的技术来生产三维物体用于不同的应用，尤其是原型和模型。

在通过选择性地熔合多个聚合物粉末层来制造物品的方法中，将聚酰胺粉末层铺设到被保持在一个腔室内的水平板上，该腔室被加热到在该聚酰胺粉末的结晶温度Tc与熔化温度Tf之间的温度。然后电磁辐射(尤其是激光)借助于计算机来聚集该粉末层的粉末颗粒，该计算机的记忆包含该物体的形状并且将这种形状以薄片的形式进行复制。然后铺设新的粉末层，并且激光根据与该物体的这个新的薄片相对应的几何形状来聚集粉末颗粒，等等。重复这个过程直至已经制造出整个物体。

为了通过此类方法来生产聚酰胺物品，熟知的惯例是使用基于聚酰胺11或12的粉末，这些粉末具有一个低的d50粒度，尤其是在50μm与150μm之间的粒度。这些粉末包含具有类似尺寸并且因此窄粒度分布的颗粒。

熟知的惯例是使用具有尽可能大的|Tf-Tc|差值的聚酰胺11和12，以便从宽工作窗口中获益。这个工作窗口由其上限温度和其下限温度限定。工作窗口的上限温度对应于发生聚集或结块的熔化温度Tf。工作窗口的下限对应于扭曲、变形或“卷曲”发展的结晶温度Tc。装置的这个工作窗口是用于制造基于聚酰胺11和12的物品的重要参数，这些聚酰胺目前可以在市场上找到。

然而，用于监控的这个参数不是关于聚酰胺6的、为获得适当物品的唯一参数，这些适当物品是通过选择性地熔合多个粉末层的制造方法来生产的。原因是在聚酰胺6的情况下在每个新的粉末层的施加过程中，高工作窗口|Tf-Tc|没有防止在该粉末床层上出现表面缺陷，这是通常在聚酰胺11和12中几乎不能或根本不会观察到的现象。此外，迄今在市场上已经不存在基于聚酰胺-6的粉末，这种粉末理想地适合于通过选择性地熔合多个粉末层通过这些制造方法来制造物品。

发明

本申请人公司现在已经发现，通过选择性地熔合多个聚酰胺6粉末层来制造物品中的另一个重要参数在于监控这些聚酰胺的冷结晶焓，从而在物品的制造过程中防止在粉末床层的表面处存在裂纹和/或结块。

原因是，适合于通过选择性地熔合多个粉末层来制造物品的聚酰胺具有低的冷结晶焓是显然重要的。此外，这种冷结晶的现象在聚酰胺领域中是熟知的，并且这个现象对应于因材料的非晶区重排成结晶区引起的放热过程。冷结晶在低于该聚合物的熔化温度的温度下发生。这由在标准条件或调节条件下的DSC(差示扫描量热法)测量结果得到证实并且这对应于吸热的熔化峰之前出现的放热峰。在DSC测量的标准条件下，冷结晶的放热可以完全或部分地被其他现象(例如像，熔化)所掩蔽。相比之下，调节的DSC允许通过使用为温度的正弦曲线的一种信号来将可逆现象与不可逆现象分离开。实际上，调节的DSC使之有可能将其总热流分为其热力学和动力学的分量。于是，这种冷结晶的现象作为不可逆现象而出现(总信号中的动力学分量)，并且因此从该熔化中分离出。

本申请人公司现在已经研发了一种半芳香族和/或半脂环族的共聚酰胺6，该共聚酰胺具有低的焓并且极其好地适合于这些通过选择性地熔合多个粉末层来制造物品的方法。

因此本发明首先提供了含至少一种共聚酰胺的粉末用于通过选择性地熔合多个层来制造物品的用途，该共聚酰胺具有如通过方案P测量的小于80J/g的冷结晶焓；

该共聚酰胺包括基于单体与共聚单体的总混合物摩尔数的至少80mol％的己内酰胺或对应的氨基酸，以及至少一种芳香族或脂环族的共聚单体；并且

该过程P涉及通过经调节的示差量热学分析来测量该冷结晶焓，其中：

a)首先将该共聚酰胺在25℃的温度下保持5分钟，

b)然后使用0.48℃的正弦幅度和1分钟的周期以3℃/min的速率进行温度调节升高至250℃，并且记录信号，