[发明专利]热塑性粉末组合物和通过这种组合物的3D打印生产的增强的三维物体

说明书

本发明涉及增强的热塑性粉末组合物，其包含：‑至少一种D50小于100mm的聚酰胺粉末，‑5至70重量％的至少一种玻璃纤维：‑其中l50在50至200mm的范围内，‑lmax小于450mm，‑d50在4至40mm的范围内，‑形状因子F：l50/d50在5和15之间，以及‑0.05至5％的D50小于20μm的粉末流动剂；相对于组合物的总重量计。本发明特别地涉及所述组合物在3D打印方法中用于生产增强的三维物体的用途。

本发明涉及用玻璃纤维增强的热塑性粉末、特别是聚酰胺的组合物，以及涉及其在通过熔融或烧结的逐层(layer-by-layer)粉末附聚过程中的用途，以制造增强的三维物体。这些增强的3D物体在以下领域中表现出特别有利的机械性质：汽车，铁路，海运，公路运输，风力，航空和航天，体育，建筑，面板和休闲。

在本发明的含义内，术语“增强的3D物体”应理解为意指表现出以下特征的三维物体或部件：

-弹性模量为至少3000MPa，优选为至少3500MPa；

-断裂伸长率大于6％；

-断裂应力大于60MPa；

以上三个性质根据标准ISO 527-2:93-1B对以X/Y构造(也就是说主要是在3D打印装置中在两个水平维度或“平面”上制造)的物体进行测量；

-热变形温度(HDT)为至少150℃，优选为至少180℃，根据标准ISO 75-2:2013(fr)，平放棒(flatwise bars)，方法A(使用1.8MPa的载荷)测定，其中加热温度梯度为50℃.h^-1。

在整个说明书中，表述“在A至B的范围内”或“A至B”表示包括所述端值的间隔。相反，表述“在A和B之间”表示排除所述端值的间隔。

在本发明的含义内，术语“3D打印”或“增材制造”应理解为意指通过逐层的粉末添加或附聚来大量制造部件的任何工艺。通过熔融(以下称为“烧结”)进行的粉末的附聚通过辐射引起，例如激光束(激光烧结)，红外辐射，UV辐射或任何使得可将粉末逐层熔融以制造三维物体的电磁辐射源。用于逐层制造物体的技术特别地描述于专利申请WO2009138692(第1至3页)中。

在本发明的含义内，术语“3D打印”或“增材制造”也应理解为意指使用吸收剂的选择性烧结技术，特别是以名称“高速烧结”(HSS)和“多喷射熔合”(MJF)已知的技术。在这些技术中，还可由数字文件逐层进行3D物体的制造，该方法使用粉末(例如聚合物)，其对于构成3D物体的每一层均以受控方式熔融：将吸收剂沉积在层上(例如，在“喷墨法”中通过液态油墨)，然后将该层暴露于电磁辐射(例如红外辐射)，其引起含有所述吸收剂的区域的熔融。例如，专利文件US 9 643 359和EP 1 648 686描述了这类方法。

3D打印通常用于生产原型(prototypes)、部件模型(“快速成型”)或以小批量生产成品(“快速制造”)，例如在以下领域中：汽车，航海，航空，航天，医疗(假肢，听力系统，细胞组织等)，纺织品，服装，时装，装饰，电子设备的外壳，电话，家庭自动化，计算机，照明。

在此，本发明更特别地涉及以下市场：

-汽车工业，并且目标是制造具有高耐热性、机械强度和耐化学性的汽车、摩托车和卡车的技术部件。所述技术部件特别地用于(制动、离合器、冷却)流体输送或汽油回路、传动系统、打开系统和降噪系统；

-航空，并且目标是满足飞机制造商的需求和标准，以降低燃料消耗，建造更坚固、更轻、更舒适和更安全的飞机；以及