[发明专利]借助使用反应性粉末的增材制造法制造产品的方法及其产品

说明书

描述了由至少一种第一粉状材料借助粉末基增材制造法制造三维物体的方法，其中所述至少一种第一粉状材料包含至少一种具有第一反应性基团a)的第一化合物，其中所述第一反应性基团a)选自异氰酸酯基团、封闭型异氰酸酯基团或其混合物。还描述了根据本发明方法制成的部件以及适用于本发明方法的粉状材料。

本发明涉及由至少一种第一粉状材料借助粉末基增材制造法制造三维物体的方法，其中所述至少一种第一粉状材料包含封闭型和/或游离NCO基团。本发明还涉及可通过所述方法获得的部件和用于本发明方法的粉状材料。

增材制造法使用不同材料和加工技术以逐层构建物件。在所谓的熔融沉积成型（FDM）中，例如将热塑性塑料丝液化并借助喷嘴逐层沉积到活动式构建平台上。在凝固时产生固体物件。基于物件的CAD图控制喷嘴和构建平台。如果这种物件的几何结构复杂，例如具有几何背切（Hinterschneidung），必须另外一起打印支撑材料，并在物件完成后再去除。

此外，存在利用热塑性粉末以逐层构建物件的增材制造法。在这种情况下，借助所谓的涂覆机施加薄粉末层，然后借助能量源选择性熔融。周围粉末在此支撑部件几何结构。由此可以比上述FDM法更经济地制造复杂几何结构。此外，在所谓的粉末床中可以密排方式布置或制造不同的物件。由于这些优点，粉末基增材制造法属于市场上最经济的增材制造法。它们因此被工业用户主要使用。粉末基增材制造法的实例是所谓的激光烧结（SLS，选择性激光烧结）或高速烧结（HSS）。它们与彼此的区别在于将用于选择性熔融的能量引入塑料的方法。在激光烧结法中，经由偏转的激光束有针对性地引入能量。在所谓的高速烧结（HSS）法中（EP 1648686），与选择性印刷到粉末床中的红外吸收剂组合着经由红外（IR）辐射器引入能量。所谓的选择性热烧结（SHS）利用常规热印刷机的印刷单元，以选择性熔融热塑性粉末。

尼龙-12（PA12）是目前最常用于粉末基增材制造法，例如激光烧结的材料。PA12以其在通过注射成型或通过挤出进行加工时的高强度和韧度为特征。商业常见PA12例如在注射成型后表现出大于200%的断裂伸长率。相反，通过激光烧结法制成的PA12物件表现出大约15%的断裂伸长率。该部件是脆性的并因此不能再被视为典型的PA12部件。以粉末形式供给激光烧结的聚丙烯（PP）同样如此。作为激光烧结部件，这一材料也表现出比具有其典型韧性-弹性性质的注射成型PP脆的特性。

用于激光烧结和相关粉末基增材制造法的基于嵌段共聚物的弹性聚合物在它们作为粉末通过增材制造法加工以产生物件时也表现出对于所用聚合物而言不典型的性质状况。当今在激光烧结中使用热塑性弹性体（TPE）。由如今可得的TPE制成的物件在凝固后具有高残余孔隙率，并且在由其制成的物件中不可测得TPE材料的原始强度。在实践中，这些多孔部件因此通常随后用液态的固化型聚合物浸渗，以调节到所需性质状况。尽管有这种额外措施，但强度和伸长率仍为低水平。除了始终仍不足的机械性质外，额外的工艺支出导致这些材料的经济性差。

此外，热塑性聚氨酯（TPU）用于激光烧结和相关粉末基增材制造法。由烧结TPU制成的物件的特征尤其在于例如与上述TPE相比的高断裂强度和伸长率和因此高弹性和韧度。

但是，迄今尚未通过利用选择性熔融的粉末基增材制造法制造由交联聚合物制成的部件。为了用于具有特定要求，如特别好的机械、热和化学性质的用途，也需要用这些增材制造法制造交联聚合物。

因此本发明的目的是至少部分克服现有技术缺点的至少一部分。

本发明的另一目的是改进通过增材法制成的物体的机械、化学或热性质。本发明的目的特别是提供可以有效方式制造具有各种不同性质的复杂三维结构的物件的方法。

本发明的目的是提供可借助增材法制成的物体的可变性质状况。

本发明的第一主题是由至少一种第一粉状材料借助粉末基增材制造法制造三维物体的方法，其中所述至少一种第一粉状材料包含至少一种具有第一反应性基团a)的第一化合物，其中第一反应性基团a)选自异氰酸酯基团、封闭型异氰酸酯基团或其混合物。第一粉状材料可另外包含至少一种其它化合物。