[发明专利]选择性激光烧结和系统中使用热塑性聚氨酯的方法以及其制品

说明书

本发明涉及固体自由成形制造的系统和方法，特别是选择性激光烧结，以及使用其制造的各种制品，其中该系统和方法利用某些特别适合这种加工的热塑性聚氨酯。实用的热塑性聚氨酯衍生自(a)多异氰酸酯组分，(b)多元醇组分，和(C)任选的增链剂组分；其中所述产生的热塑性聚氨酯的熔融焓为至少5.5J/g，Tc(结晶温度)高于70℃，Δ(Tm:Tc)为20‑75度，其中Δ(Tm:Tc)为Tm(熔融温度)与Tc之差。

本申请是申请号为201580014042.3、申请日为2015年1月16日、发明名称为“选择性激光烧结和系统中使用热塑性聚氨酯的方法以及其制品”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及固体自由成形制造系统和方法，尤其是选择性激光烧结，以及采用其制备的各种制品，其中所述系统和方法都采用特别适合这样加工的某些热塑性聚氨酯。实用的热塑性聚氨酯衍生自(a)多异氰酸酯组分，(b)多元醇组分，和(c)任选的增链剂组分；其中产生的热塑性聚氨酯具有至少5.5J/g的熔融焓，高于70℃的Tc(结晶温度)，20-75度的Δ(Tm:Tc)，其中Δ(Tm:Tc)为Tm(熔融温度)与Tc之差。

背景技术

本发明涉及采用某些热塑性聚氨酯的固体自由成形制造，更特别的是涉及选择性激光烧结。

固体自由成形制造(SFF)是能够借助附加成型步骤直接由计算机数据制造任意形状结构的技术。任何SFF系统基本操作的组成为，将三维计算机模型切成薄的横截面，把结果转化为二维位置数据和将该数据输送到控制设备中，从而以层状叠加方式产生三维结构。

固体自由成形制造涉及到许多与该种制造方法相关的不同方法，包括三维打印，电子束熔化成形，光固化立体造型，选择性激光烧结，分层物体制造，熔融沉积成形和其它。

例如在三维打印过程中，建造材料通过具有一组喷嘴的分配头进行分配，在支撑结构上形成沉积层。然后根据建造材料，可以使用合适的装置使各层凝固或固化。建造材料可以包括形成物体的造型材料，和支撑正在建造物体的支撑材料。

固体自由成形制造通常用于与设计相关的领域，它用于可视化，示范和原型机制造。因此，SFF有助于用最少的装备和人力快速地制造出功能原型。这种快速原型制造缩短了产品开发周期，并通过提供快速和有效的反馈给设计师，改进了设计过程。SFF也可用于快速制作非功能部件，例如，用于评价设计的例如美学、配合和组装等各个方面。此外，SFF技术已被证明在医学领域是有用的，其中在执行程序之前，模拟出预期的结果。公认的是，许多其他领域可以受益于快速原型制造技术，包括但不限于，建筑、牙科和整形外科领域，其中特定设计和/或功能的可视化是有益的。

对这种形式制造的兴趣越来越大。许多材料已被考虑用于上述的系统和方法，然而，热塑性聚氨酯已被证明很难用于这些系统和方法。这至少部分是由于难于把TPU加工成适当的粒度分布和难于保证TPU物理性能非常适合于选择性激光烧结工艺。当熔体流沉积到在建部件上时，TPU低的结晶速度也使它很难保持公差。此外，TPU材料宽的熔融温度范围可使其粘度控制具有一定挑战性，而且很多种TPU材料可能都会产生发烟或废气问题。

由于热塑性聚氨酯可提供有吸引力的综合性质，以及其种类繁多的制品都采用比较传统的方式制作，因此存在着越来越多的需要，确定和/或开发适合固体自由成形制造的热塑性聚氨酯，特别是适合选择性激光烧结的热塑性聚氨酯。

发明内容