[发明专利]3-D印刷表面

说明书

本发明公开了将制品三维印刷到表面上的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年2月18日提交的美国临时专利申请No.62/296877的权益，该专利申请的公开内容以引用方式全文并入本文。

背景技术

三维(“3-D”)印刷技术在本领域中是已知的(参见例如美国专利No.5,939,008(Comb等人))，并且与例如常规模制工艺相比，提供成本优势和制造一些制品(包括原型模型)的更高速度。在一些形式的3-D印刷中(例如，以商品名“MAKER BOT AND 3-D SYSTEMS”购自明尼苏达州伊登普雷里的Stratasys公司(Stratasys,Eden Prairie,MN))，塑料通过逐层跟踪零件的横截面几何形状的喷嘴挤出。构建材料通常以长丝形式供应。喷嘴包含加热器，该加热器将塑料保持在刚好高于其熔点的温度下，使得塑料容易流动通过喷嘴并且形成层。熔融塑料从喷嘴流出之后，其温度立即下降，粘度增加，并且粘结到下面的层。在起始点，部件印刷到其上的表面通常相对较冷。因此，来自挤出机顶端的熔融塑料立即硬化，并且通常不能很好地粘接到(初始)印刷表面。替代方法是使其上印刷有部件的表面相对较热，以有助于沉积的材料粘接到该表面。然而，当制品在冷却期间不期望地收缩时遇到问题。从印刷表面移除一些经印刷的制品也可能存在困难。

另一种方法是通过使用具有印刷表面的结构化平台来机械地容纳熔融塑料的第一写入。已发现，这种方法在限制经印刷的制品由于热收缩而从印刷表面分层方面具有一定的有效性。然而，这种方法的缺点是由于热积聚和不期望的热收缩以及由结构化平台赋予的表面或纹理而缺乏粘附性。

来自上述方法的印刷表面的使用寿命通常受到不期望的限制。

期望替代的3-D印刷表面，其优选地解决上述表面或方法的一个或多个不期望的方面。

发明内容

在一个方面，本发明提供三维(3-D)印刷制品的方法，该方法包括：

提供具有第一主表面和第二主表面的复合材料，该复合材料包含：

具有第一主表面和第二主表面的组合物(例如，膜)，该组合物包含：

(i)粘结剂，和

(ii)纳米粒子的混合物，该纳米粒子的混合物基于组合物的总重量计在80重量％至99.9重量％的范围内，(在一些实施方案中，85重量％至95重量％)，其中10重量％至50重量％的纳米粒子的平均粒径在2nm至200nm的范围内并且50重量％至90重量％的纳米粒子的平均粒径在60nm至400nm的范围内，并且其中平均粒径在2nm至200nm范围内的纳米粒子的平均粒径与平均粒径在60nm至400nm范围内的纳米粒子的平均粒径的比率在1:1至1:200的范围内；以及

热塑性层，该热塑性层具有第一主表面和第二主表面，其中热塑性层的第二主表面设置在组合物的第一主表面上；以及

将制品三维印刷到热塑性层的第一主表面上。

已观察到，与在本身包含粘结剂和纳米粒子的组合物的表面上印刷相比，聚合物表面的存在提供更好的可印刷性。

附图说明

图1为本文所述的用于3-D印刷的示例性制品的横截面。

图2为描绘粒度(较大粒子组/较小粒子组)的组合与较小粒子组和较大粒子组的重量比之间的模拟结果的曲线图。

图3A为3-D印刷设备的示意图，其中制品被印刷在本文所述的示例性表面上。

图3B为图3A中所示的示例性3-D印刷设备的示意图。

图4为待3-D印刷的计算机辅助设计(CAD)制品的示意图。

具体实施方式