[发明专利]用于打印光滑FDM 3D物品的芯-壳型丝

说明书

本发明提供一种用于借助于3D打印来制造3D物品(1)的方法。方法包括在打印阶段期间沉积可3D打印材料(201)以提供3D打印材料(202)的步骤，其中可3D打印材料(201)包括芯‑壳型丝(320)，该芯‑壳型丝(320)包括：(i)芯(321)，该芯包括芯材料(1321)，该芯材料具有芯玻璃化温度Tg1和芯熔化温度Tm1中的一个或多个温度；以及(ii)壳(322)，该壳包括壳材料(1322)，该壳材料具有壳玻璃化温度Tg2和壳熔化温度Tm2中的一个或多个温度，其中壳玻璃化温度Tg2和壳熔化温度Tm2中的一个或多个温度低于芯玻璃化温度Tg1和芯熔化温度Tm1中的一个或多个温度。方法进一步包括在精加工阶段将3D打印材料(202)加热到一温度的步骤，该温度等于或者高于壳玻璃化温度Tg2和壳熔化温度Tm2中的一个或多个温度，并且低于芯玻璃化温度Tg1和芯熔化温度Tm1中的一个或多个温度。

技术领域

本发明涉及一种用于制造3D(打印)物品的方法。本发明还涉及用这种方法可获得的3D(打印)物品。进一步地，本发明涉及一种包括这种3D(打印)物品的照明设备。

背景技术

包含层的挤出型3D打印机输入的使用在本领域中是已知的。例如，WO2015/077262描述了包括丝的3D打印机输入，这些3D打印机输入包括分离的层或者部段。具体地包括丝的这些输入可以通过共挤出、微层共挤出或者多组件/分形共挤出来制备。这些输入和具体地丝能够在所谓的3D打印工艺期间通过一个或多个喷嘴使不同材料同时分层或者组合。这些技术有助于更小层大小(毫米、微米和纳米)、不同层配置以及合并否则将不可用于标准3D打印机方法中的材料的潜力。

EP-2676784公开了一种制造物体的方法，其中方法包括将丝馈送至挤出头的步骤。丝具有半结晶聚合物强化部分和聚合物基质部分。强化和基质部分沿着丝的长度不断延伸。强化部分具有比基质部分更高的熔点和更高的结晶度。丝的温度在挤出头中升高至高于基质部分的熔点但低于强化部分的熔点，以使得丝的基质部分在挤出头内熔化，从而在挤出头内形成部分熔化的丝。部分熔化的丝从挤出头被挤出到衬底上，部分熔化的丝的强化部分在其从挤出头被挤出时保持在半结晶状态中。随着部分熔化的丝被挤出到衬底上，在挤出头与衬底之间生成相对移动，以便在衬底上形成挤出线。在挤出线已形成于衬底上之后，挤出线的基质部分固化。

发明内容

在接下来10-20年内，数字制造将越来越多地改变全球制造业的性质。数字制造方面中的一个方面是3D打印。目前，已经开发了许多不同技术，以便使用各种材料(诸如陶瓷、金属和聚合物)来生产各种3D打印物体。3D打印还可用于生产模具，这些模具随后可以用于复制物体。

出于制作模具的目的，已经建议使用聚合物喷射技术。这种技术利用可光聚合材料的逐层沉积，该可光聚合材料在每次沉积之后固化以形成固体结构。虽然这种技术产生了光滑表面，但是光可固化材料不是非常稳定，并且这些材料还具有相对低的导热率以适用于注塑成型应用。

最广泛使用的增材制造技术是称为熔融沉积成型(FDM)的工艺。熔融沉积成型(FDM)是通常用于成型、原型设计和生产应用的增材制造技术。FDM根据“增材”原理通过在层中铺设材料来工作；塑料丝或者金属线从线圈松开并且供应材料以生产部件。可能地，(例如针对热塑性塑料)在铺设之前丝被熔化并挤出。FDM是一种快速原型技术。FDM的其它术语是“熔融丝制造”(FFF)或者“丝3D打印”(FDP)，这些术语被视为与FDM等效。大体上，FDM打印机使用热塑性丝，该热塑性丝被加热至其熔点并且随后逐层(或者实际上丝接丝地)挤出，以产生三维物体。FDM打印机相对快速并且可用于打印复杂物体。

FDM打印机相对快速、廉价并且可以用于打印复杂3D物体。这种打印机用于使用各种聚合物来打印各种形状。技术还在LED灯具的生产和照明方案中进一步被开发。