[发明专利]用于材料挤出增材制造的多层挤出方法

说明书

一种形成三维物体的方法，包括：使第一聚合物材料(30)移动通过具有多个进料通道的挤出模具(10)的第一进料通道(38)；使第二材料(40)移动通过挤出模具的第二进料通道(38)，其中第二材料包含溶剂、脱模剂、涂料或第二聚合物材料；沿着挤出轴形成多层挤出物(20)，其中多层挤出物包含第一聚合物材料(30)和第二材料(40)，并且其中挤出轴平行于多层挤出物的移动；在平台(2)上以预设的图案沉积多层挤出物的多个层；以及融合多个层以形成三维物体。还公开了包括：三维物体的制品。

背景技术

增材制造(AM)是一种新的生产技术，其可以转换制造各种各样的物品的方式。AM可以由数字模型来制作几乎任何形状的三维(3D)立体物。通常，这可以通过用计算机辅助设计(CAD)建模软件来创建期望的立体物的数字模型，然后将虚拟蓝图切片成非常小的数字截面来实现。可以在AM机中以顺序分层过程来形成或沉积这些截面以产生3D物体。AM可以具有许多优点，包括显著减少从设计到原型到商用产品的时间。运行设计更改是可能的。AM允许设计者想象不可能通过旧的技术产生的形状。可以将多个部件建造为单一的组件。不需要工具加工。制作这些3D立体物需要最小的能量。其还减少了废物和原材料的量。可以将部件制造得比它们的前身更轻和更耐用。AM还可以有利于生产非常复杂的几何部件。AM还减少了企业的部件库存，因为可以根据需要并现场快速制作部件。

材料挤出(一种类型的AM)可以用作用于生产塑料部件的低资本成形方法、和/或用于困难的几何形状的成形方法。材料挤出可以包括挤出型增材制造系统，其用于由3D模型的数字表示，以逐层的方式，通过选择性地分配可流动的材料通过喷嘴或孔口来建造3D模型。在挤出材料以后，可以将其沉积为在基板上的x-y平面中的一连串的路径。挤出的成型材料可以融合到先前沉积的成型材料中，并在冷却时凝固。然后可以沿z轴(垂直于x-y平面)来递增挤出头相对于基板的位置，并且然后可以重复该过程以形成类似数字表示的3D模型。

材料挤出可以用于制造最终生产部件、固定装置、和模具，以及制造用于各种各样的产品的原型模型。然而，部件在建造方向上的强度可以受构建物的连续层之间的粘结强度和有效粘结表面积的限制。出于两个原因，这些因素可以是有限的。首先，每个层可以是单独的熔体流。因而，可以减少新层的聚合物链与在前层的那些的混杂。其次，由于在前的层可能已经冷却，所以在层之间的结合可以依靠来自新层的热传导以及用于发生粘合的材料的任何固有的结合性能。层之间的减小的结合还可以导致分层的表面光洁度。

在AM部件的生成中，可以通过单独的支撑材料支撑部件的部分。该支撑材料可以单独形成，如挤出和放置，其中模型材料可以受益自支撑结构(例如，当其冷却和凝固时支持模型材料)。一旦AM过程完成，可以从模型除去支撑材料以显露部件。在过去，从部件除去支撑材料包括机械去除支撑件。这种去除可能会损伤沿模型和支撑材料之间的界面的模型表面或以其他方式损害其质量。

美国专利申请公开第2014/0134334号涉及用于生产多色的三维物体的3D挤出打印方法，基于打印头、用于生产实际物体的聚合物股的上游的涂层，并且基于在聚合物股进入打印头的上游的涂层的固定。

因此，存在对于能够生产具有改善的美观质量和结构性能的部件(带有以及没有支撑材料两种)的增强的AM方法的需要。

发明内容

本发明的一种实施方式涉及形成三维物体的方法，包括：使第一聚合物材料移动通过具有多个进料通道的挤出模具的第一进料通道；使第二材料移动通过挤出模具的第二进料通道，其中第二材料包含溶剂、脱模剂、涂料或第二聚合物材料；沿挤出轴形成多层挤出物，其中多层挤出物包含第一聚合物材料和第二材料，并且其中挤出轴平行于多层挤出物的移动；在平台上以预设的图案沉积多层挤出物的多个层；以及融合多个层以形成三维物体。

本发明的另一种实施方式涉及制品，其包括：三维物体，该三维物体包含由第一聚合物材料制成的部件和由第一聚合物材料制成的支撑件，其中由脱模剂使部件和支撑件分离。上述和其它特征通过以下附图和详细描述来举例证明。