[发明专利]结构改性聚合物的选择性烧结

说明书

本申请为2009年5月19日向中国专利局提交的申请号为200910159552.6、发明名称为“结构改性聚合物的选择性烧结”的发明专利申请的分案申请。

本发明的领域

本发明涉及利用电磁辐射由选择性烧结方法从粉末制造三维物体的方法，其中该粉末包括聚合物或共聚物。此外，本发明涉及由该方法制造的三维物体，利用该方法制造三维物体的装置，和预选择的聚合物粉末在该方法中的用途。

例如从DE 44 10 046中获知，利用电磁辐射由选择性烧结法制造三维物体的方法可以利用电磁辐射源来以层状方式进行。在此类方法中，三维物体是通过施涂粉末的层并在与物体的截面对应的位置上由粉末的选择性固化使这些层彼此粘结而以层状方式制造的。

背景技术的描述

图1示例性地显示了激光烧结设备，利用它来进行以层状方式制造三维物体的方法。从图1中可以清楚地看出，设备包括容器1。这一容器在顶部敞开并在底部被用于支持所要形成的物体3的支撑件4限制。由容器的上边缘2(或由容器的侧壁)确定了工作平面6。物体位于支撑件4的顶侧并从多个层的电磁辐射可固化的粉末形式的构造材料形成，其中这些层平行于支撑件4的顶侧。因此，支撑件在垂直方向上即平行于容器1的侧壁经由高度调节设备来活动。随即，支撑件4的位置能够相对于工作平面6进行调节。

在容器1之上或说得更准确些在工作平面6之上，提供施涂设备10来将所要固化的粉末材料11施涂到支撑件表面5上或先前固化的层上。还有，发射出定向光束8的呈现激光器7形式的辐射设备被排列在工作平面6上。该光束8通过偏转设备9如旋转镜被引导作为偏转光束8’射向该工作平面6。控制单元40允许控制该支撑件4，施涂设备10和偏转设备9。部件1-6，10和11位于机框100之内。

在三维物体3的制造中，粉末材料11以层状方式施涂于支撑件4或先前固化的层上并在各粉末层的与物体对应的位置上利用激光束8’固化。在涂层的每次选择性固化后，该支撑件被随后施涂的粉末层的厚度所降低。

与如上所述的系统相比，利用电磁辐射由选择性烧结法制造三维物体的方法和设备的许多改进都已存在，它们也能够使用。例如，替代使用激光和/或光束，能够使用选择性输出电磁辐射的其它系统，如掩模曝光系统等等。

然而，在通过聚合物粉末的电磁辐射进行选择性烧结的先前方法中，没有给予所制造物体的机械性能足够注意。

本发明的目的

因此，本发明的目的是提供由聚合物粉末的电磁辐射进行选择性烧结来制造三维物体的一种方法的改进，这导致所制造的物体有改进的机械性能。

本发明的概述

在以下各项中概括的本发明的各种方面、有利特征和优选实施方案－各自单独或相结合－用于实现本发明的目的：

(1)利用电磁辐射由选择性烧结方法从粉末制造三维物体的方法，其中该粉末包括具有至少一种的下列结构特性的聚合物或共聚物：

(i)在聚合物或共聚物的骨架链中的至少一种支化基团，前提条件是当使用聚芳醚酮(PAEK)时，支化基团是在聚合物或共聚物的骨架链中的芳族结构单元；

(ii)聚合物或共聚物的骨架链的至少一种端基的改性；

(iii)在聚合物或共聚物的骨架链中的至少一种庞大基团(bulky group)，前提条件是当使用聚芳醚酮(PAEK)时，该庞大基团不选自亚苯基，亚联苯基，亚萘基以及CH₂-或异亚丙基-连接的芳族烃；

(iv)非线性地连接骨架链的至少一种芳族基团。

(2)根据(1)项的方法，其中需要从可固化的粉末材料形成的物体的相继各层随后在与物体的横截面对应的位置上固化。

(3)根据(1)或(2)项的方法，在该方法中电磁辐射由激光提供。

(4)根据前面各项中的任何一项的方法，它包括在烧结步骤之后的预确定和/或控制的冷却步骤。

(5)根据(4)项的方法，它包括以0.01-10℃/分钟、优选0.1-5℃/分钟和更优选1-5℃/分钟的冷却速率，将在物体的完工之后的物体从比在粉末中所含的聚合物或共聚物的T_m低1-50℃、优选1-30℃和更优选1-10℃的温度冷却至在粉末所含的聚合物或共聚物的T_G的一个步骤，其中T_m是包含在粉末中的聚合物或共聚物的熔点和T_G是该聚合物或共聚物的玻璃化转变温度。