[发明专利]聚酰亚胺前体的激光引发的增材制造

说明书

相关申请的引证

本申请要求于2015年6月3日提交的美国临时申请号62/170,418的优先权。此外，本申请的主题涉及于2015年6月3日提交的名称为“聚酰亚胺前体的3D喷墨打印”的美国临时申请号62/173,583，其与本申请是同一天提交的，并且涉及于2015年6月3日提交的名称为“聚酰亚胺前体的材料挤出增材制造”的美国临时申请号62/170,423，其与本申请是同一天提交的。所有这些申请的公开内容均以其整体并入本文用作参考，如同在本申请中进行了再现。

背景技术

使用三维(3D)计算机辅助设计(CAD)数据进行物品的按需制造(on-demand fabrication)(也称为增材制造(additive maufacturing)或3D打印)一直在改善且变得越来越普遍。3D打印技术可以包括多种不同的技术方法。一种这样的方法被称为选择性激光烧结，其使用聚焦激光束来加热并熔化粉末材料以逐层地制造物品。

发明内容

本公开描述了一种系统，其用于反应性聚酰亚胺前体化合物的选择性激光烧结或光固化立体造型(stereolithoraphy)以快速原型制作的聚酰亚胺层。

发明人尤其已认识到，要解决的问题包括聚酰亚胺材料的选择性激光烧结不能容易地进行，因为聚酰亚胺材料不能以足够低的粘度熔化以允许充分的回流。本文描述的本主题能够提供这种问题的解决方案，诸如通过提供具有比最终聚酰亚胺更低的粘度的聚酰亚胺前体化合物的选择性激光烧结，其中所述聚酰亚胺前体化合物的较低粘度可以允许更容易熔化和回流的较低粘度。

发明人尤其已认识到，要解决的问题可以包括通过3D打印制造的聚酰亚胺物品的层之间的粘附。本文描述的本主题可以提供该问题的解决方案，诸如通过提供能够在层之间反应并交联的反应性聚酰亚胺前体化合物的3D选择性激光烧结，在层之间提供更好的粘附。

发明人尤其已经认识到，要解决的问题可以包括通过3D选择性激光烧结制造的物品的层之间不期望的空隙空间。本文描述的本主题可以提供该问题的解决方案，诸如通过提供反应性聚酰亚胺前体化合物的3D选择性激光烧结，将提供更好的回流和层之间的粘附，从而减少空隙空间。

发明人尤其已经认识到，要解决的问题可以包括特别是无定形聚合物树脂的3D选择性激光烧结可能相对较慢并且需要相对较高的循环时间。本文描述的本主题可以提供该问题的解决方案，诸如通过提供与最终的聚酰亚胺相比能够更容易熔化的反应性聚酰亚胺前体化合物的3D选择性激光烧结，这可以提高打印速度并缩短循环时间，以形成物品。

附图说明

图1是用于通过反应性选择性激光烧结制造包括聚酰亚胺的结构的示例性系统的示意图。

图2是用于通过反应性选择性激光烧结制造包括聚酰亚胺的结构的另一示例性系统的示意图。

图3是用于通过反应性光固化立体造型制造包括聚酰亚胺的结构的示例性系统的示意图。

图4是通过反应性选择性激光烧结形成包括聚酰亚胺的结构的示例性方法的流程图。

具体实施方式

本公开描述了聚酰亚胺前体粉末的选择性激光烧结(或“SLS”)，通过将激光束或其它聚焦能量束选择性地瞄准位于目标区域内的聚酰亚胺前体粉末，以选择性地熔化聚酰亚胺前体粉末并引发其中一种或多种聚酰亚胺前体化合物的聚合，从而形成一个或多个聚酰亚胺层。本公开还描述了聚酰亚胺前体凝胶或树脂的光固化立体造型(或“SLA”)，通过选择性地将激光束或其它聚焦能量束瞄准位于目标区域内的聚酰亚胺前体凝胶或树脂，以选择性地驱散前体凝胶的溶剂或选择性地引发其中一种或多种聚酰亚胺前体化合物的聚合或两者，以形成包括聚酰亚胺的结构。

无定形树脂，例如聚酰亚胺，目前未广泛用于激光烧结或光固立体造型。例如，典型地对于SLS，将建造环境加热到非常接近系统中使用的树脂粉末的熔点，通过应用定向的热源(诸如激光束)将粉末完全熔化，所述热源提供了足够的能量以完全熔化所述粉末。然而，无定形树脂在加热时表现出较宽的软化行为，因此通常不能被加热到接近树脂作为结晶或半结晶树脂流动所需的温度。这限制了在建造室中可以进行的预热，并且可能需要通过定向热源(例如激光束)施加更多的能量，这通常导致更慢的打印过程，并因此限制了无定形树脂的使用。